GCMS和LCMS有机分析的液体样品前处理制备的全面解决方案

GC/MS和LC/MS有机分析的液体样品前处理制备的全面解决方案,2006-11-13,2,内容提要,样品制备步骤概述SPE概述SPE与液液萃取(LLE)比较SPE萃取盘与SPE萃取柱比较SPE萃取盘应用方法全自动固相萃取系统的优势干燥和浓缩技术回收率数据总结,2006-11-13,3,样品制备一般可分为三步:1)样品萃取2)萃取物干燥(去除残留水分)3)浓缩萃取物,样品制备步骤,2006-11-13,4,萃取步骤,2006-11-13,5,萃取步骤,液液萃取（LLE)为普遍使用萃取技术，可分为：分液漏斗（SeparatoryFunnels）连续萃取（ContinuousExtractors）,2006-11-13,6,分液漏斗萃取,加溶剂到分液漏斗,摇荡分液漏斗2分钟.,溶剂分离和收集,10个工时做20样品2个实验人员花费5个连续小时时间萃取1L水样,2006-11-13,7,连续液液萃取,2006-11-13,8,分液漏斗与连续液液萃取比较,分液漏斗消耗200ml溶剂振荡过程易发生乳化现象低选择性需要去除溶剂2小时/样品,连续液液萃取消耗500ml溶剂连续过程不易形成乳化现象低选择性需要去除溶剂12-24小时/样品,2006-11-13,9,固相萃取(SPE)是什么?-萃取步骤,固相萃取是液体样品经吸附剂颗粒层过滤，感兴趣的分析物从液体样品中分离并浓缩至吸附层中的萃取过程，浓缩后的分析物通过溶剂洗脱从吸附层中分离出来并收集。,2006-11-13,10,SPE的历史,2006-11-13,11,手动式SPE盘萃取,2006-11-13,12,手动式SPE盘萃取,2006-11-13,13,手动式SPE盘萃取,2006-11-13,14,LLE与SPEDisk方法比较,LLE使用200-500ml溶剂摇动/连续过程易产生乳化液/表面活性剂低选择性需去除溶剂2个小时/样品,SPEDisk使用20-30ml溶剂过滤过程不会产生乳化现象选择范围宽(吸附剂)可选20分钟/样品,2006-11-13,15,SPE萃取盘优越性-与LLE相比,SPE与LLE相比使用更少的溶剂SPE盘萃取更快,1升样品20-30minSPE与LLE相比费用相当少SPE比LLE有更好的回收率SPE新方法不断发展更新,2006-11-13,16,SPE萃取盘与SPE萃取柱优势比较,SPE萃取柱要控制流速1-10ml/min低动力学性,穿透现象时间长,几小时/样品进样体积少,100-200ml适用于洁净样品更高费用/样品,SPE萃取盘流速可100-200ml/min高动力学性,无穿透时间短,几分钟/样品样品体积大,约8升可处理脏污样品低费用/样品,2006-11-13,17,萃取柱VS萃取盘吸附颗粒大小,萃取柱萃取盘,若流速过快，大吸附颗粒易使样品发生穿透现象,2006-11-13,18,萃取柱局限性低流速,萃取柱使用40m吸附剂颗粒,流速仅1-10ml/min萃取盘使用8-12m吸附剂颗粒,因高的动力学性,流速不受限制.萃取盘不易发生穿透现象,2006-11-13,19,LLE/萃取柱/萃取盘费用比较,费用计算表来自于美国一商业环境实验室,2006-11-13,20,萃取盘与萃取柱比较,研究表明47mm萃取盘有4-7个理论塔板数如果HETP由吸附层厚度和预测塔板数计算可得每个萃取盘0.5mm（厚度）/5塔板0.1mm/塔板通常萃取柱吸附层厚度为1cm，最多有20个理论塔板数10mm/20塔板0.5mm/塔板萃取盘比萃取柱效率提高5倍E.M.Thurman;SPEPrinciplesandPracticeWileyInterscience-1998,2006-11-13,21,SPE4790系统上的萃取柱,萃取柱可使用在4790萃取系统可操作6cc萃取柱需连适配器要降低真空度可使用1个萃取柱的特殊应用,2006-11-13,22,当今采用SPE萃取盘的EPA方法,饮用水（500系）废水（600系）油料成“无有害废物”.,存在问题,2006-11-13,44,步骤1:溶液加内标、浓缩回收率高，好步骤2:溶液加内标、经硫酸钠干燥、浓缩回收率低，差,不正确干燥方法的负面影响,2006-11-13,45,Horizon开发DryDisk分离膜.DryDisk具有一定孔径大小和厚度的PTFE膜,使溶剂能够通过而保留住多余的水份.DryDisk设计的最好之处在于利用真空泵来加快干燥步骤.一般流速为100ml/min保留的多余水分可再萃取;又可增加回收率.DryDisk有两种规格:65mm直径干燥盘20cc干燥针筒,如何解决干燥问题?,2006-11-13,46,2006-11-13,47,DryDisk操作运行,2006-11-13,48,可使用DryDisk的溶剂:二氯甲烷（MethyleneChloride）,二氯二氟甲烷（Freon113）,正己烷（Hexane）,乙醚（EthylEther）,乙酸乙酯（EthylAcetate）,二氯甲烷/丙酮（MethyleneChloride/Acetone）由于其优化的膜设计,可处理CH2CL2：丙酮(40%).EPA8270方法一般为此比例.,CompatibleSolvents,2006-11-13,49,回收数据8270分析物pH2.0,2006-11-13,50,回收数据8270分析物pH2.0&Ph12.0,2006-11-13,51,回收数据8270分析物pH12.0,数据由JTBaker提供,2006-11-13,52,浓缩步骤,2006-11-13,53,玻璃器皿KD瓶、浓缩器、冷凝管需水/蒸汽浴氮吹浓缩N-吹（柔和N2流吹溶剂表面）旋转蒸发仪(Rotovap)现有市场的浓缩系统（ZymarkTurboVap和Labconco）,传统的浓缩技术,2006-11-13,54,传统浓缩技术,2006-11-13,55,每种蒸发技术都有优缺点:KD一般有很好的回收率,浓缩溶剂时费人力耗时间,需有人照看.旋蒸操作简单,但很难把样品回收完全.氮吹有很好的回收率,但费人力耗时间,需有人照看.当前自动蒸发系统,由于开放式设计,不能捕获到“轻的”组分.,传统浓缩技术优劣势,2006-11-13,56,同时融合三个重要的技术参数来浓缩样品:加热,氮吹和真空控制三个参数来获得最佳回收率在浓缩管内进行浓缩，可提高“轻组分”回收率.使用可控制内部加热源，而不是外部水浴.从蒸发管底部吹氮气,而不是从顶部.融合自动”在线“溶剂干燥浓缩管完全密封,可减少样品损失和交叉污染.每个工作站独立运行完全自动化、可靠，使速度和回收率等灵活可调至最佳化,Dryvap仪器设计理念,2006-11-13,57,自动在线溶剂干燥可选择溶剂干燥时间内部加热单元自动关闭加热器利用真空,氮吹和加热技术创新氮吹系统独立密封浓缩管可靠终点检测实验台上操作，不用通风橱组合KD和氮吹于一体,DryVap浓缩系统,2006-11-13,58,2006-11-13,59,RinseSolvent,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,DryVap系统的主要部件,看看各个部分,2006-11-13,60,RinseSolvent,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,浓缩后，浓缩物保留在浓缩管的1mL底部尖端部分.,2006-11-13,61,RinseSolvent,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,顶部包含加热器和三个端口,60W加热器,氮吹和干燥样品出口,溶剂清洗口,真空口,2006-11-13,62,RinseSolvent,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,所有金属表面经Sulfinert蒸镀包被而钝化（此技术广泛用于GC注射器）.样品不会直接接触到金属表面SulfinertisaregisteredtrademarkofRestekCorp.,60Wheater,Spargegastube&Driedsampleentry,Lidassembly,Rinsesolventtube,2006-11-13,63,RinseSolvent,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,浓缩管的支架有液位传感器和浓缩管传感器.,Sensors,2006-11-13,64,RinseSolvent,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,AddCleanTubeConnect20ccDryDiskTubePourSample,以下内容说明Dryvap系统是如何工作的？.,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,65,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,AddCleanTubeConnect20ccDryDiskTubePourSample,RinseSolvent,放干净的浓缩管在支架上,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,66,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,AddCleanFlaskConnect20ccDryDiskTubePourSample,传感器检测到浓缩管的存在后，工作站显示在“Ready”模式。,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,67,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,连接一个20ccDryDisk管,AddCleanFlaskConnect20ccDryDiskTubePourSample,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,68,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,加样品到DryDisk管,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,Squares=AnalytesCircles=Water,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,69,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,DryDisk去除样品中水分，干燥后的样品传输到浓缩管。,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,Remainingwater,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,70,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,干燥后样品在管路中通过氮吹推入浓缩管,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,氮吹一直至结束,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,71,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,打开加热器，快速蒸发,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,72,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,溶剂很快热起来，在沸点温度达到平衡约1minute.在真空条件下，溶剂沸点降低,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,73,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,依内置热电偶的数据，DryVap系统确定何时关闭加热器,当溶剂接近加热器表面时，加热器自动关闭,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,74,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,使用氮吹和真空,溶剂液面到0.9mL时，液位传感器激活.,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,75,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,自动清洗浓缩管来提高分析物的回收率,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,清洗后液面又高起来，液位传感器关闭,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2006-11-13,76,VacuumPump,Valve,Valve,Valve,Vent,RinseSolvent,样品又到0.9mL，工作站准备到Finish状态.,AddCleanFlaskConnectDryTubePourSample,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,2。浓缩管放空,3。继续喷射气体约5秒，排空管路中样品,ReadyDryHeatVacuumSpargeRinseFinish,1。液位传感器在最终时间被激活,2006-11-13,77,Finish灯闪烁，可调音量的报警器激活,2006-11-13,78,样品可转移到GC自动进样小瓶.,2006-11-13,79,其他设计优势在底端的样品由于整个蒸发过程中始终为冷却状态象二氯甲烷这样溶剂约低10.样品始终在氮气保护之下，直至用户取样,2006-11-13,80,多种浓缩管,此类浓缩管与标准的自动进样器小瓶可连接使被浓缩物直接收集在A/S小瓶无需移液步骤，减少误差来源。,2006-11-13,81,多种浓缩管,浓缩管可连接4ml小瓶需不同的浓缩管支架，放直径大的小瓶支架可互换,2006-11-13,82,把萃取物至干的浓缩管（50ml）,2006-11-13,83,样品可倒入DryDisk或浓缩管,当样品需干燥时，样品可直接倒入DryDisk装置.在主控板上设定合适体积.,若不需干燥,样品可直接倒在浓缩管中.干燥体积设为0.,2006-11-13,84,溶剂清洗管,真空使清洗溶剂进入浓缩管压力有助于溶剂清洗过程在清洗操作中,溶剂清洗顶盖和玻璃管壁对高沸点化合物回收十分有利,2006-11-13,85,参数优化,调节氮气流量和加热器功率,在浓缩管内管壁可形成浓缩带。类似于KD装置,浓缩acondensingbandtrapsthemorevolatilecompounds.Theparameterscanbeoptimizedforspeedorrecoveries.OptimizingParameters,2006-11-13,86,工作曲线(沸点-真空度),2006-11-13,87,优化参数-8270回收率,真空度为5”Hg条件,2006-11-13,88,含氯杀虫剂回收率,200ml的宠物醚和正己烷,加40ugPestMix200mlDCM,加20ug的PestMixPower(功率)=5Vaccum(真空度)=15”HgSpargeGas=25psiAutoRinse=1,2006-11-13,89,脂肪化合物的回收率,2006-11-13,90,KD/水浴氮吹VSDryvap,数据来源于PaceLabs,效率提高,2006-11-13,91,适合食品分析-Dryvap,食品萃取物常为几种高沸点的萃取溶剂混合物溶液.溶液含有几种高沸点的溶剂时,在蒸发浓缩过程中会发生什么呢?加热曲线如何?如何优化DryVap的工作参数?,以下内容介绍:,2006-11-13,92,DCM加热曲线,45ml的DCM浓缩降到加热器关闭SpargeHeat设为50