（环境工程专业论文）分散液液微萃取gcms测定水样中的半挥发性有机物.pdf

_ m a s t e r d i s s e r t a t i o no fs u z h o u u n i v e r s i 锣o f s c i e n c ea n d t e c h n o l o g y d e t e r m i n a t i o no fs e m i v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d si nw a t e r s a m p l e sb yd i s p e r s i v e l i q u i d l i q u i dm i c r o e x t r a c t i o nw i t hg c m s m a s t e rc a n d i d a t e ：z h a n g x i a o y u n s u p e n ，i s o r ：p r o z h a n gz h a n e n m a j o r ：e n v i r o n m e n a l e n g i n e e r i n g s u z h o uu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y d e p a n m e n to fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c ea n d e n g i n e e r i n g j u n e ，2 0 l l 苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：趣遂夔日期：丝丛年鱼月日 学位论文使用授权书 苏州科技学院、国家图书馆等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文的复 印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于收集、保 存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学 校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用 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该方法可以作为水样中痕量s v o c s 的快速测定的一种替代方法。 关键词：分散液液微萃取，气相色谱质谱，水样，半挥发性有机物，菊酯类农药 m a s t e rd i s s e n a t i o no fs u 吐o uu n i v e r s i t ) ，o fs c i e n c ea n dt e c h n 0 1 0 9 ) ，a b s 仃a c t a b s t r a c t d i s p e 瑙i v el i q u i d - l i q u i dm i c r o e x 仃a c t i o n ( d l l m e ) w 鹪d e v e l o p e di n2 0 0 6 ，w h i c hi s b 鹊e do nat c n l a r yc o m p o n ts o l v e n ts y s t e m d l l m eh 鹊b e c o m eav e 搿p o p u l 盯 饥v i r o m n e n t a l l yb e i l i g ns a m p l e p 代p a r a t i o nt e c h n i q u e ，b e c a u s ei ti sf 瓠t ，i i l e x p e n s i v e ，e 嬲y t 0o p e r a t ew i t l lal l i 曲e f l r i 妇e n tf a c t o r 锄dc o n s 啪e sl o wv 0 1 u m eo f o r g a i l i cs o l v e n t a t p r e s e n t ，璩d l l m et e c h n i q u eh 勰b e 吼w i d e l ya p p l i c di 1 1v 撕o u sf i e l d s ，娜c h 弱 豇i r o m n e n t ，f o o d ，b i 0 1 0 9 y ，d m g 锄a l y s i s ，e t c t h es 眦i e so ft l l i sp 印c rf o c u so nm ef 0 1 l o w i n g s ： h lt l l ef h s t p a r to ft l l i sn l e s i s ，m ep r o g r e s so fs 锄印l ep r e t r e a t m e n tt e d m o l o 百e si s 黜撕z e d ad e t a i l e dr e v i e wc o n c e n l i n go nt l l ed c v e l o p m e n to fd l l m e 觚di t s 印p l i c a t i o 鸺锄dd e v e l o p m e n t sa r ep r e s 锄t e d i i lm es e c o i l dp a r t ， an o v e lm e t l l o df o rt l l ed e t 黜l i n a t i o no f6 4s e i i l i v o l a t i l eo r g a l l i c c o r n p o u n d s( s v o c s ) i nw a t e r s 锄p l e sb y d l l m e c o u p l e d w i t l l g 鹊 c h r o m a t o g r a p h y m 鹪ss p e c 仃o m 鼬哆( g c - m s ) w 嬲d c v e l o p e d p 觚锄e t e r s 世e c t i n gt l l e e x 讹c t i o ne m c i e i l c y ( i e ，t y p 髓肌dv 0 1 u m 懿o fe x 仃乏l c t i o n 锄dd i s p e r s i v cs o l v e l l t s ，s 卸叩l e i o i l i cs 仃e n g t l l ，a n de x 仃a c t i o nt i m e 锄dm o d c ) w e r ei n v e s t i g a t c d 町l dd i s c u s s e di l ld e t a i l u n d e ro p t i m i z e dc o n d i t i o 璐，m ee r l r i c h i l l tf l a c t o r s 姗g e d6 o m8 4t 04 7 5 l i n e 撕t y c d 舶mo 0 5t 01 0 0p l t i l er e l a t i v e 咖d 裥d 嘶a t i o n s ( r s d s ) r a n g e d 丘d m4 1 t 014 7 ( n = 6 ) t h el i m i t so fd e t e c t i o n ( l o d s ) ，b a s e do n as i 印a l - t 0 - n o i s er a t i o ( s n ) o f3 ， v a r i e d 丘0 m0 0 0 3t oo 2 嵋l t h er c l a t i v er c c o v e 巧( r r ) i i lm er i v e rw a t e r 觚d1 a l 【ew a t e r w e r eb 咖e 9 4 6 锄d1 0 9 5 锄db e t 、e 9 1 5 锄d1 0 7 0 ，r e s p e c t i v e l y i i l l e “r dp a f t ，印p l i c a t i o n0 fd l l m e - g c - m so nm ed c t e 肌i n a t i o no fn 硼游 p y r e t l l l 0 i dp e s t i c i d e s ( b i f 锄t l l l 妇，c y p e 咖e 嘶n 锄dd e l t 锄e t 晡n ) i i lw a t e rs 锄p l 镐w 勰 s t u d i c d e x 仃a c t i o nc o n d i t i o 璐锄dg c m sc 0 n d i t i o mw e r eo p t i m i z e db ye x p 嘶m 饥t s u n d e r0 p t i m i z e dc o n d i t i o n s ，t l l e r i d l i i l e n tf - a c t o r sr 锄g e d 舶m3l8t 03 6 3 l i n e 撕t y v 撕e d6 的mo 0 5 5 0 叫l 纽d0 5 一l0 0p l ，r e s p e c t i v e l y t h el i m i t so fd e t e c t i o n ( l o d s ) ， b 船e do nas i 印a 1 - t o - n o i s er a t i o ( s n ) o f3 ，v a d e d 舶m0 0 0 2t 00 0 4 舭1 1 1 er e l a t i v e s t 锄d a r dd e v i a t i o n s ( r s d s ) 姗g e df b m3 7 t 01 1 2 0 = 6 ) 1 1 1 er e l a t i v e 心c o v e r ) r ( r r ) i i lm er i v 盯w a t 盯觚dl a k ew a t e rw e r e b e t w e e n8 6 o 一1 17 0 t t l i sm e t l l o dc 锄b eu s e d 鹊觚a l t e n l a t i v ea p p r o a c hf 0 rd 酏e m l i i l i n g 廿a l e v e l so f s v o c si nw a t 盯s a m p l e s o r d s ： d i s p e r s i v el i q u i d - 1 i q u i dm i 啪既眦t i o n ， s 锄i v o l a t i l e o r g 姐i cc o m p 0 硼d s ， p y r i dp e s t i c i d e s ，w a t e rs 锄叩1 e s ，g 弱c h r o m a t o 蝴y m 嬲ss p e c 缸o m e 仃y i i i 苏州科技学院硕+ 学何论文目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 样品前处理技术的研究进展2 1 2 1 固相萃取( s o l i dp h a s ee x 仃a c t i o n ，s p e ) 2 1 2 2 固相微萃取( s o l i dp h 勰em i c r o e x 仃佻t i o n ，s p m e ) 3 1 2 3 超临界流体萃取( s u p e r c i 噎t i c a lf l u i de x t r a l c t i o n ，s f e ) 3 1 2 4 加速溶剂萃取( a c l e r a t e ds o l v e n te x 缸i a c t i o n ，a s e ) 4 1 3 常规液相微萃取4 1 3 1 悬滴液相微萃取( s i n 西e - d r o p 而c r o e x 慨t i o n ，s d m e ) 4 1 3 2 中空纤维膜液相微萃取( h o l l o w 肋e rl p m e ，h f l p m e ) 5 1 3 3 静态和动态液相微萃取。6 1 4 分散液液微萃取( d i s p e 髓i v eu q u i d - u q u 埘i n i c m e x t r a c t i o n ，d l l m e ) 6 1 4 1d l l m e 的概述6 1 4 2d l l m e 的原理及步骤7 1 4 3d l l m e 的影响因素。8 1 4 4d l l m e 的应用9 1 4 5d l l m e 的改进与展望10 1 5 本实验研究内容及创新点11 第二章分散液液微萃取g c m s 测定水样中的半挥发性有机物1 2 2 1 前言12 2 2 实验部分13 2 2 1 仪器与试剂1 3 2 2 2 色谱及质谱条件1 4 2 2 3 分散液液微萃取步骤1 7 2 2 4 公式计算l7 2 3 结果与讨论1 7 苏州科技学院硕十学位论文目录 2 3 1 萃取剂种类的选择“1 9 2 3 2 分散剂种类的选择2 0 2 3 3 萃取剂体积的选择2 1 2 3 4 分散剂体积的选择2 2 2 3 5 盐度的选择2 3 2 3 6 萃取时间及萃取方式的选择2 4 2 3 7 其它影响因素2 5 2 3 8 方法的线性范围、检出限、精密度和富集倍数2 5 2 3 9 实际水样的测定2 7 2 4 小结2 9 第三章分散液液微萃取g c m s 测定水样中的菊酯类农药。3 0 3 1 前言3 0 3 2 实验部分31 3 2 1 仪器与试剂31 3 2 2 色谱及质谱条件3l 3 2 3d l l m e 步骤3 3 3 2 4 标准曲线的绘制3 3 3 3 结果与讨论3 4 3 3 1 萃取剂种类的选择3 5 3 3 2 分散剂种类的选择3 5 3 3 3 萃取剂体积的选择3 6 3 3 4 分散剂体积的选择3 7 3 3 5 盐度的选择3 8 3 3 6 萃取时间和萃取方式的影响3 8 3 3 7 温度及其他影响因素3 8 3 3 8 方法的线性范围、检出限、精密度与富集倍数3 9 3 3 9 实际水样测定。3 9 3 4d 、结4 1 第四章结论4 2 参考文献4 4 致谢5 l v 苏州科技学院硕十学何论文目录 作者简介_ 5 2 苏州科技学院硕十学位论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 近年来色谱质谱联用技术因其能同时定性和定量分析及质谱检测器的通用性， 而广泛应用于不同种类、不同成分的有机污染物及农药残留分析检测中。但是环境样 品中有机污染物的组成是相当复杂的，并且大多数被测污染组分在环境中痕量存在且 形态各异，所以在分析测定之前，需要进行适当的前处理。样品前处理技术是目前环 境分析化学的瓶颈，它制约着环境分析化学以及环境监测技术的发展。随着分析检测 仪器的自动化程度越来越高，分析测定样品时的误差很小，实验的精密度很高，因而 实验中的测定误差主要来自样品的前处理过程。因此，在环境样品分析测定中不仅要 求分析技术和分析仪器具有灵敏度高，检测限低，准确性好等特点，而且要求样品前 处理技术能跟上检测技术发展的步伐【l 】。 常规的分析检测方法主要有高效液相色谱( h p l c ) 、气相色谱( g c ) 、气相色 谱- 质谱联用( g c m s ) 、液相色谱质谱( l c m s ) 等。h p l c 只要求试样能制成 溶液，而不需要气化，因此不受试样挥发性的限制。对于高沸点、热稳定性差、 相对分子量大( 大于4 0 0 以上) 的有机物( 这些物质几乎占有机物总数的 7 5 8 0 ) ，原则上都可应用h p l c 法来进行分离、分析。常用检测器有紫外光 度检测器、荧光检测器、电导检测器、差示折光检测器、光电二极管阵列检测 器等。g c 的出现，特别是毛细管色谱柱的应用，使得g c 变成了一种常规分析 手段，得到了广泛的应用。针对分析物质的不同可选择不同的检测器，如氢火焰离 子化检测器( f i d ) ，热岛检测器( t c d ) ，氮磷检测器( n p d ) ，火焰光度检测 器( f p d ) ，电子捕获检测器( e c d ) 等类型，不过各种检测器通用性不强，具 有一定的局限性。近年来质谱技术发展很快，由于质谱分析具有灵敏度高，样品用 量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点，特别是g c m s 的联用技术使其广 泛的应用于环境，化学，生物医药，能源等各个领域。g c m s 是最早商品化的联用 仪器，适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物。一般来说，在3 0 0 左 右能气化的样品，可以优先考虑用g c m s 进行分析。随着g c m s 的联用技术不断 发展，出现了便携式的联用仪，用于现场检测。l c m s 是发展相对较晚的一种联用 技术，用l c m s 分析的样品最好是水溶液或甲醇溶液，l c 流动相中不应含不挥发盐。 液质联用主要分析测定不挥发性化合物，极性化合物，热不稳定化合物，大分子量化 合物( 包括蛋白、多肽、多聚物等) 等。 环境样品前处理方法种类繁多，每个前处理方法都有各自的优缺点，为了节约时 间，且取得好的分析结果，不同的样品需要选择合适的前处理方法。传统的样品前处 苏州科技学院硕十学位论文第一章绪论 理方法不仅繁琐费时，还需要使用大量的有机溶剂，容易产生二次污染。随着人们环 保意识的不断增强，环境友好型的样品前处理技术得到了分析化学工作者的高度重 视，目前样品前处理技术研究主要有以下几个方向：( 1 ) 成本低；( 2 ) 操作简便、 快速；( 3 ) 不使用或者尽可能少使用有机溶剂；( 4 ) 对目标物的选择性好； ( 5 ) 能够与各种仪器联用。目前，固相萃取、固相微萃取、微波辅助萃取、超临界流体萃 取、搅拌棒吸附萃取和液相微萃取等技术得到了迅速发展，并且还在不断的深入研究 中。 1 2 样品前处理技术的研究进展 环境样品中有机污染物前处理方法的发展趋势是提高富集倍数、使用无溶剂萃取 技术、萃取设备自动化及小型化，尽可能建立方便、灵敏、可靠、快速的环境样品中 有机污染物的前处理方法。按照样品形态来分，样品前处理技术主要分为固体、液体、 气体样品的前处理技术。固体样品的前处理技术主要有索氏提取、微波辅助萃取、超 临界流体萃取、超声波辅助萃取和加速溶剂萃取等。液体样品的前处理技术主要有液 液萃取、固相萃取、液膜萃取、吹扫捕集、液相微萃取等。气体样品的前处理方法 有固体吸附剂法、全量空气法、吹扫捕集法、固相微萃取法等。 传统的环境样品前处理方法有液液萃取、蒸馏、沉淀、吸附、索氏提取等，这 些方法的主要缺点是有机溶剂使用量大，劳动强度大，周期长，易发生样品损失和玷 污等。目前新型样品前处理方法也很多，现在常用的样品处理方法有：固相萃取法 ( s p e ) ，固相微萃取法( s p m e ) ，超临界流体萃取( s f e ) ，微波辅助萃取，吹扫 捕集，膜萃取、加速溶剂萃取( a s e ) 和搅拌棒吸附萃取( s b a e ) 等。这些新技术 具有一些共同点：所需时间短、消耗溶剂量很少、操作简便、精密度高等，但这些方 法有各自不同的应用和发展前景。下面重点介绍几种常用的前处理技术。 1 2 1 固相萃取( s 0 1 i dp h 鹳ee x n ：a c t i o n ，s p e ) 1 9 7 8 年美国w a t e r s 公司首先将一次性固相萃取商品柱投放到市场以来，3 0 年来 s p e 得到了不断的发展。逐渐取代了传统的液液萃取( 1 i q u i d 1 i q u i de x 仃a c t i o n ，l l e ) 。 s p e 的基本原理是样品在固液两相间的分配，其保留或洗脱的机制取决于目标物与吸 附剂表面的活性基团，以及目标物与液相间的分子间作用力。s p e 是一种用途广泛而 且越来越受欢迎的样品前处理技术，它建立在传统的液液萃取基础之上，是美国环保 局( u s e p a ) 作为环境分析的标准前处理法。固相萃取的核心是萃取中的吸附剂， 吸附剂的选择对萃取效率有很重要的影响，所以吸附剂的选择成为固相萃取的关键。 固相萃取与传统液液萃取相比具有回收率和富集倍数高；有机溶剂消耗低并且可以处 2 苏州科技学院硕十学何论文第一章绪论 理小体积试样；无相分离操作过程，不会产生乳化现象，易收集分析物；操作简便快 速，易于实现自动化等优点，可应用于痕量分析【2 1 。随着固相萃取技术的发展，其仪 器装置也不断发展，自动化程度不断提高，发展了固相萃取在线联用技术，固相萃取 柱的种类也日益增多，使得固相萃取技术的应用范围更加广泛。目前国内应用固相萃 取测定环境样品中的物质有多环芳烃( p a h s ) 【3 1 ，多氯联苯( p c b s ) 【4 】，农药残酬5 】 等。 1 2 2 固相微萃取( s o l i dp h 觞em i c r o e x 仃a l c t i o n ，s p m e ) 1 9 8 9 年，加拿大p a w l i z y n 【6 】等在s p e 的基础上发展了s p m e 技术，1 9 9 3 年出现了商 品化的萃取头后，s p m e 的应用越来越广泛。s p m e 主要通过萃取头表面的高分子固 定相涂层，对目标物进行萃取和富集，均匀涂渍在硅纤维上的吸附剂涂层在萃取时既 继承了s p e 的优点，又有效克服了其缺陷，操作简单，重现性好，从萃取到进样完全 不使用有机溶剂，解吸快速、完全，s p m e 技术集萃取、浓缩和进样于一体，萃取过 程使用一支携带方便的萃取器，特别适用于野外的现场取样分析，也易于进行自动化 操作，可与g c ，h p l c 等仪器联用，具有很好的灵敏度和选择性【7 1 。固相微萃取技术 主要用于固，液，气等不同性质样品中挥发性和半挥发性化合物的分析，在环境、生 物、工业、食品、临床医学等领域的各个方面得到广泛的应用。后来，又出现了顶空 固相微萃取法( h s s p m e ) ，缩短了样品的萃取时间，可以与g c 等联用，用于分析 多种介质中的挥发性有机物。但是固相微萃取也有自身无法克服的缺点，例如：萃取 纤维寿命短易碎、成本高、容易产生过饱和现象，容易产生交叉性污染掣引。 1 2 3 超临界流体萃取( s u p e r c i i i t i c a lf l u i de x 仃a 舐o n ，s f e ) 超临界流体萃取是利用超临界流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取目标物，以 达到分离目的产物的一种新型分离技术，是一种环保型分离富集技术。超临界流体的 性质介于气体和液体之间，既有液体的高密度，能溶解各种不溶于气体的物质，又有 气体的粘度小、渗透力强等特点，能快速、高效地将被测物从样品基质中分离出来， 使得s f e 具有传统萃取法无可比拟的优点。目前被用作超临界流体的物质以c 0 2 的使 用最为广泛【9 i0 1 。 该技术对于挥发性成分、脂溶性成分、小分子萜类及热敏物质等的提取，较传统 方法有很多优越性【l 。超临界流体萃取具有其它分离方法无可比拟的优点：快速、高 效、选择性好、易于和产物分离、安全无毒、不造成环境污染、操作条件温和不易破 坏有效成分等【1 2 1 。s f e 在低温下进行，特别适合于萃取温度敏感型化合物，并且多数 超临界流体在室温下是无毒( 或低毒) 的气体，易于除去，易与其它分析方法在线联 3 苏州科技学院硕+ 学位论文第一章绪论 用，实现自动化。但是超临界流体的获得、保存和操作中超临界温度和压力的控制及 设备较昂贵，限制了其在实际操作中的应用。 1 2 4 加速溶剂萃取( a c c e l e r a t c ds o l v e n te x 仃a c t i o n ，a s e ) 加速溶剂萃取是由b r u c e 等自1 9 9 5 年介绍的一种适用于固体和半固体样品的前处 理方法。它将样品放在密封容器中，加热到高于沸点的温度( 通常5 0 2 0 0 ) ，引 起容器中压力升高，同时给予一定压力使溶剂不汽化，从而大大提高了萃取速度。 a s e 突出的优点是整个操作在密闭系统中，减少了溶剂挥发对环境的影响，萃取溶剂 用量少，萃取时间短，不破坏成分的形态且受基体影响小，并以自动化方式进行萃取。 加速溶剂萃取适用于环境中多种样品的有机物分析而不需要净化如土壤，污泥，大气 颗粒物等，已被广泛应用于环境样品中的多环芳烃【13 1 、有机磷农药【1 4 1 、菊酯类农药【15 1 、 多氯联苯【l6 】等的萃取。 1 3 常规液相微萃取 1 9 9 6 年，加拿大两位研究者j e a n n o t 和c 肌俩e l l 【1 7 1 8 】首次提出了液相微萃取( “q u i d p h 勰el i l i c r o e x 仃a c t i o n ，l p m e ) 技术，随后做了很多有关l p m e 的研究。该技术是在 l l e 的基础上发展而来的，相当于微型化的l l e ，是建立在少量样品与微升级的萃取 溶剂之间的分配平衡基础上的，根据被萃取物质在萃取剂和样品溶液中的溶解度不同 而对其进行分离。这种技术快速、方便、有机溶剂消耗量只有微升级，克服了传统l l e 技术的两相分离，消耗有机溶剂和水样多等不足，这种技术适应现代分析化学微型化 发展的要求，属于环境友好型分析技术。l p m e 发展了多种萃取方式，根据萃取有机 溶剂的状态可分为静态和动态l p m e ；根据装置特点可分为悬滴液相微萃取和真空纤 维膜液相微萃取，根据分配相数目可分为两相和三相l p m e 。 1 3 1 悬滴液相微萃取( s i n 西e - d r o pm i c r o e x 缸犹t i o n ，s d m e ) 1 9 9 6 年j e 黝o t 等提出悬滴液相微萃取( s d l p m e ) ，它是微型化的l l e 。用顶 端中空的t e f l o n 探头或微量进样器针头悬挂几微升有机溶剂液滴，萃取样品中的目标 物。其装置和操作步骤如图1 1 所示【1 9 】，可分为完全浸没式( d i s d m e ) 和顶空模式 ( h s s d m e ) 。 基本萃取过程：用微量进样器吸取一定量的有机溶剂，插入水样或顶空，并使有 机溶剂悬挂在针尖形成小液滴。开启搅拌器进行磁力搅拌，萃取开始。数分钟后利用 进样器抽回悬挂在针尖的有机溶剂液滴，再直接进样分析。d i s d m e 这种方法比较 适于萃取较清洁的液体样品【2 0 t 2 1 1 。h s s d m e 萃取方式尤其适合液体及固体样品中挥 4 苏州科技学院硕+ 学何论文第一章绪论 发性及半挥发性化合物的测定。 ? 微量注 完全浸没 s d m e 步骤 图1 1 悬滴液相微萃取 f i g 1 1s i n 羽e - d r o pm i c r ) 【t 陋c t i o n s d m e 具有有机溶剂用量少、成本低、操作简便、环境友好等优点，在样品前处 理中得到了许多应用。但该方法也存在一些局限性，如复杂样品溶液萃取前需要过滤， 这是因为样品中的颗粒在搅拌过程中会导致萃取液滴不稳定甚至脱落( h s s d m e 可 避免这一问题) ，此外为了防止液滴损失和脱落，萃取时间不能太长，搅拌速度不能 过快，萃取效率低，结果导致方法的灵敏度和精密度不好。 1 3 2 中空纤维膜液相微萃取( h o l l o wf i b e rl p m e ，h f l p m e ) 1 9 9 9 年p e d e r s b g e r g 粕r d 等【2 2 j 首次提出了h f l p m e 技术。即利用中空纤维壁的 微孔和内腔支撑萃取溶剂进行萃取，增大了萃取溶剂与样品溶液中分析物之间的传质 面积，同时也保证了萃取溶剂的稳固性，避免了溶剂损失，纤维膜还具有净化样品， 过滤样品中的悬浮物等作用，适合于分析较浑浊的样品。h f l p m e 的纤维是一次性 使用，不会产生交叉污染，成本较低。中空纤维液相微萃取有液液两相微萃取和液 液液三相液相微萃取两种方法。液液两相微萃取可用于在有机相中有较高溶解度样 品的萃取。液液液三相微萃取，所用萃取液一般为水相，适于具有可离子化基团的 酸性或碱性化合物的分析，可以与毛细管电泳( c e ) 和反相h p l c 联用，常用于环境 样品和生物体液中低含量组分的测定。但是h f l p m e 技术也有局限性，如搅拌时易 产生气泡附着在纤维壁上，阻碍传质，重现性差，且纤维的选择也有一定的要求。图 1 2 是真空纤维膜的装置图。 5 苏州科技学院硕十学何论文第一章绪论 1 3 3 静态和动态液相微萃取 图1 2 中空纤维膜液相微萃取 f i g 1 2h o l l o w 硒e rl p m e 液相微萃取按其运行状态可分动态l p m e 和静态l p m e 两种。静态l p m e 的步 骤在1 3 1 节中已经给出，使液滴固定在针头上或停留在中空纤维膜内。动态l p m e 将微进样器针头浸入到水样中，抽取水样进入针头，停留一定时间，让水样中的目标 物扩散分配进入针头内壁上的有机溶剂薄膜，随后推出水样但不推出溶剂，如此反复 数次，最后将有机溶剂相直接注入色谱仪器分析。这种方法在一定程度上增大了萃取 的表面积，提高了萃取效率，与静态l p m e 相比，缩短了萃取时间，重复性却变差。 无论是直接浸入式的动态l p m e 还是顶空式的动态l p m e 都无法克服手工操作带来 的一些弊端，如微进样器活塞移动速度的稳定性，平行操作的重复性和再现性等，有 待用自动微量进样器来克服以上缺点。 2 0 0 2 年，h o u 和l e e 【2 3 】采用微量注射泵，实现了动态萃取的自动化，从而解决了 重现性不好的问题，并且比较了静态和动态l p m e ，静态l p m e 对多环芳烃的富集倍 数达到了6 0 1 8 0 ，相对标准偏差( r s d ) 在4 7 9 0 之间，而自动化的动态l p m e 的富集倍数大于2 8 0 ，r s d 小于6 o 。 1 4 分散液液微萃取( d i s p e r s i v el i q u i d - l i q u i dm i c r o e x 仃a c t i o n ，d l l m e ) 1 4 1d l l m e 的概述 d l l m e 是由y a s s a d i 等在2 0 0 6 年提出的一种新型微萃取技术。该技术使用微 量注射器将萃取剂和分散剂的混合液快速注入样品溶液中，萃取剂在分散剂的作用下 迅速形成小液滴，增大了有机萃取剂和水样间的接触面，使得传质过程非常快，迅速 达到萃取平衡。d l l m e 技术具有萃取溶剂使用量少，萃取速度快，萃取效率和富集 6 苏州科技学院硕十学位论文第一章绪论 倍数高，且操作简便、消耗低，环境友好等优点，是一种很有发展潜力的分离富集技 术。与传统的萃取技术相比，d l l m e 的操作更加快速、简便，成本低、灵敏度高。 d l l m e 的回收率可能不高，因为它是一种不完全萃取，但是其有机相中的浓度得到 了很大的提高，即富集倍数很高( 几百到几千都有) ，而且有机溶剂的用量大大的减 少了，由于萃取步骤简单快速，所以不存在溶剂挥发和目标物损失等问题。 1 4 2d l l m e 的原理及步骤 分散液液微萃取相当于微型化的液液萃取，是基于目标分析物在样品溶液和萃取 剂之间平衡分配的过程。 ( 1 ) 吸取一定量分散剂和萃取剂的混合溶液注入一定体积的含有分析物的水样 中，形成均匀的乳浊液体系，萃取剂在水样中分散成细小的液滴，并且把目标物都富 集到小液滴中。由于萃取剂小液滴和水相间有巨大的接触面积，萃取平衡会很快达到。 萃取时间短是其突出优点。 ( 2 ) 将乳浊液置于离心机上以一定的转速离心数分钟，离心后得到一定体积的 沉积相。最后用进样器移取沉积相，直接进样测定。萃取步骤见图1 3 【2 5 1 。 图1 3 分散液液微萃取步骤 f i g 1 3e x 缸佻t i s t 印so fd l l m e 注t ( 曩) 萃取剂和分散剂的混合溶剂未注射入水样前l ( b ) 将混合溶剂快速注入水样中l ( c ) 注射后迅速形成乳 浊态；( d ) 在水样中分散开的萃取剂小液滴；( e ) 离心后l ( f ) 离心管底部的沉积相 7 苏州科技学院硕十学位论文第一章绪论 1 4 3d l l m e 的影响因素 ， ( 1 ) 萃取剂种类及其体积的影响 选择合适的有机溶剂是提高萃取分析物灵敏度的关键，其选择的基本原则是“相 似相溶原理”，即溶剂的性质必须与分析物的性质相匹配，才能保证溶剂对分析物有 强的萃取富集能力。对于d l l m e 技术，有机溶剂的选择至关重要。一般而言，萃取 剂应满足以下要求：在水中溶解度小；对分析物有良好的萃取能力；有良好的色谱行 为。如果采用离心分相，还要求萃取剂的密度要大于水。常用的萃取溶剂有四氯乙烯、 氯苯、四氯化碳等，也有用离子液体作为萃取剂的报道【2 6 2 7 1 。如果采用低温固化法分 相，则要求萃取溶剂熔点低于或接近室温、密度低于水，如有报道用十二醇【2 引，1 十二烷醇【2 9 】作萃取剂，采用凝固溶剂上浮法得到萃取的有机相。 萃取剂体积直接影响富集倍数，随着萃取剂体积的增加，沉积相体积也增加，导 致富集倍数下降，然而萃取剂体积太小会导致其全都溶于水相中，离心后无沉积相。 因此萃取剂体积应既有较高的富集倍数又可以满足离心后进样测定时所需的沉积相 的体积，一般为5 1 0 此。 ( 2 ) 分散剂种类及其体积的影响 对分散剂的要求是：与萃取溶剂及水相有良好的混溶性，这样可以使萃取剂在 水中均匀分散成小液滴，形成水分散剂萃取剂的乳浊体系，增大萃取剂与分析物的 接触面积，从而提高萃取效率；在分相时又要能形成两相；不干扰目标化合物分 析；毒性低和价廉。常用的分散剂有乙腈、丙酮、甲醇、乙醇、四氢呋喃等。 分散剂的体积直接影响乳浊液体系( 水分散剂萃取剂) 的形成，影响萃取剂在 水相中的分散程度，进而影响萃取效率。当分散剂体积较少时，体系不能形成乳浊态。 合适的分散剂体积与水相体积和萃取剂的体积都有关系，一般加入0 5 1 5m l 分散 剂。 ( 3 ) 盐效应 由于分析物在有机溶剂和样品之间的分配系数受样品基体的影响，当样品基体发 生变化时，分配系数也会随之发生变化。通过向样品中加入一些无机盐类，可以增加 溶液的离子强度，增大分配系数，从而提高它们在有机相中的分配，这也是提高分析 灵敏度的有效途径。增加盐度是有机萃取中提高萃取效率常用的方法。因为随着离子 强度的增加，分析物在水相中的溶解度会减小，利于提高回收率，但对于d l l m e ， 萃取剂和分析物在水中溶解度的减少也会造成沉积相体积的增加，使得富集倍数减 小。因此在实验中还要根据实际情况考虑。 ( 4 ) 萃取时间 在d l l m e 中，萃取时间为注入分散剂和萃取剂的混合溶液于水溶液之后至开始 8 苏州科技学院硕十学位论文第一章绪论 离心的一段时间。研究表明，萃取时间对d l l m e 萃取效率没有显著的影响。a s s a d i 等【2 4 】观测到，在乳浊液形成之后，萃取剂和水溶液之间具有巨大的表面积，从而使目 标物快速的从水相转移到有机相中并迅速达到平衡状态，因此萃取时间短( 一般只需 几秒即可达到平衡) ，这也是d l l m e 的一个显著优点。在整个萃取过程中，最耗时的 就是样品溶液的离心过程，约2 分钟左右。 ( 5 ) 温度的影响 一般而言，适当的升温会使分析物向有机相的扩散系数增大，扩散速度随之增大， 有利于缩短达平衡的时间。但是在d l l m e 中，萃取时间本来就很短，因此一般在室 温下进行实验就可以。在d l l m e 中，温度对沉积相的体积有一定的影响，温度升高， 萃取剂和分析物在水中的溶解度会增加，导致沉积相体积减少，进而影响萃取效率， 相反，低温会使沉积相体积增大，故在d l l m e 中一般在室温下就可以。 1 4 4d l l m e 的应用 d l l