有机物样品预处理技术2016-16

有机物样品预处理技术,1,固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定人指甲中的三氯生和三氯卡班,2,环境分析的特点,环境是一个多组分和多变的开放体系，其中污染物具有：种类繁多含量低组成复杂具有流动性和不稳定性,如何达到分析仪器的要求？,3,由于环境样品中有机物具有浓度低、组分复杂、干扰物质多、易受环境影响等特点，通常需要采用复杂的提取、净化、浓缩等有机物处理技术才能进行分析测定。,环境预处理技术研究热点,批量化、自动化、环保化快速、高效、易操作生物监测技术：酶免疫检测（EIA）,4,样品中有机物萃取技术,固-液萃取法索式萃取法摇床振荡萃取法超声萃取法微波萃取法,针对固体样品,液-液萃取法一滴溶剂萃取固相萃取法固相微萃取法,针对水样品,5,6,预处理方法,SVOCs,卤代烷烃、卤代烯烃苯系物,多氯联苯、多环芳烃有机氯农药、POPs,7,样品分离与富集,为了选择与评价分离、富集技术，常涉及下面两个概念：回收因数（RT）指样品中目标组分在分离、富集过程中回收的完全程度。即：痕量回收：RT90%。,8,富集倍数（F）或与浓缩系数定义为欲分离或富集组分的回收率与基体的回收率之比，即：式中，和分别为富集前、后基体的量；为基体的回收率。,9,固相萃取（SPE）,固相萃取法是利用疏水性的固体来分离和富集水溶液中的有机物的方法，实质上是一种液相色谱分离，所用的吸附剂也与液相色谱常用的固定相相同，只是在粒度上有所区别。自70年代问世以来，其全球需求量迅速增长。功能用于样品分析前的净化或浓缩富集，能用于气相色谱、液相色谱、红外光谱、质谱、核磁、紫外和原子吸收等各种分析方法的样品预处理。特点与传统的液-液萃取相比，由于其采用了高效、高选择性的固定相，能显著减少溶剂用量，简化样品预处理过程，同时所需费用也有所减少（固相萃取所需时间为液液萃取的1/12，费用为液液分配的1/5）。,10,针对水样,痕量有机物萃取技术固相萃取技术,分析物,杂质,11,2020/6/12,针对水样,固相萃取法,研究对象：水介质中有机物核心技术：固相吸附剂（极性、非极性、离子型、生物型等）洗脱溶剂特点：选择性、高倍富集、易于实现自动化,12,洗脱溶剂的选择：,13,洗脱溶剂选择洗脱强度检测器因素,14,固相萃取技术水样pH影响,15,固相萃取膜片,ENVI-18DSK膜片(C18键合相)：含有表面改良硅的多孔玻璃纤维基体，可用于从大量水中（至少1L）萃取有机污染物，如PAHs、PCBs、杀虫剂、除草剂、酞酸酯等。玻璃纤维基体优势：可以实现高流速，同时又能减少微粒堵塞。ENVI-Disk基体厚而硬，可以捕获流经的各种微粒。与之相比，聚四氟乙烯薄膜片薄、软、易于起皱，而且如果样品含有微粒，易于堵塞。,16,膜萃取（大体积样品）,EmporeSPE膜技术，是将SPE填料颗粒，紧紧地压在PTFE纤维网中。其更少的填料量、更短的扩散通道使得萃取更加有效，溶剂使用量更少，无沟渠和孔穴产生。,17,SPE不同类型吸附剂及相关应用,18,ENVI-18DSK膜片应用,USEPA506酞酸酯525.1半挥发性有机物549.1百草枯和敌草快550.1多环芳香烃。,19,固相萃取小柱,硅胶填料：40m颗粒，60m孔径Florisil填料：硅酸镁，80/120目（净化）树脂填料：80-160m球型颗粒石墨碳填料：无键合相，网眼颗粒,20,固相萃取装置（SPE）,键合色谱固定相表面结构,21,内嵌三嗪环酰胺极性基团固定相（碱性化合物分离）,22,化学键合固定相,目前应用最广、性能最佳的固定相。稳定，耐水、耐光、耐有机溶剂，应用最广。硅氧碳键型：SiOC硅氧硅碳键型：SiOSiC硅碳键型：SiC硅氮键型：SiN,23,固相萃取步骤,确定吸附剂类型及用量：目标物性质和浓度估计萃取柱条件化：用适量溶剂进行吸附剂的活化，再用去离子水进行柱条件化；通过水样：流速控制在2-5ml/min萃取柱纯化：洗脱某些非目标物萃取物洗脱：15ml的洗脱液，待后续分析,24,不同吸附剂吸附容量比较,a.C18吸附剂b.石墨碳吸附剂,25,抗体键合吸附剂,26,免疫抗体吸附剂制备技术,27,SPE-HPLC在线联用体系,28,SPE-HPLC分析结果比较,29,固相微萃取(SolidPhaseMicroExtraction),1994年获美国匹兹堡分析仪器会议革新大奖，是一种应现代仪器的要求而产生的样品前处理新技术。集采样、萃取、浓缩、进样于一体，便于携带，真正实现样品的现场采集和富集，能够与气相、气相-质谱、液相、液相-质谱仪联用。广泛应用于环保及水质处理、临床药理、公安案件分析、制药、化工、国防等领域。,30,固相微萃取(SPME)手柄,状似一只色谱注射器，由手柄(Holder)和萃取头或纤维头(Fiber)两部分构成。萃取头是一根外套不锈钢细管的1cm长、涂有不同色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维头，纤维头在不锈钢管内可自由伸缩，用于萃取、吸附样品；手柄用于安装或固定萃取头，可永久使用。,31,萃取头选择原则,SPME萃取头的选择类似于选择毛细柱或液相柱，主要依据分析物质的分子量（挥发性）与极性。小分子或挥发性物质常用厚膜100m萃取头，较大分子或半挥发物质采用7mm萃取头，非极性物质选择非极性固定相，极性物质选择极性固定相。,32,33,固相微萃取-荧光测试,34,溶剂微萃取新方法(20世纪90年代),一滴溶剂微萃取方法（Single-dropMicro-extraction，SDME）取一支10L微量注射器，准确吸入一定量的萃取剂，垂直插入盛有水样的样品瓶中，使针尖完全浸入水样，将微量注射器内的萃取剂推出,使其悬挂在注射器的针尖头，打开磁力搅拌器并调至一定的搅拌速度，萃取一定时间后，再将萃取剂全部吸入注射器内，然后将其注入气相色谱分析。,35,应用举例七种硝基苯类化合物,36,SDME萃取条件的优化,萃取剂的种类和用量：甲苯等非极性溶剂，(0.210.0l)搅拌速度：50、100、200、300、500、800r/min萃取时间：560min酸度：pH28离子强度：考察不同浓度的NaCl对萃取效率的影响萃取温度：温度能加速扩散作用，影响目标物在水相和萃取剂之间的分配系数以及萃取剂在水相中的溶解性。（030）,37,样品预处理-仪器分析在线系统,吹扫捕集-气相色谱-质谱联用仪顶空进样-气相色谱-质谱联用仪微波热解析-气相色谱-质谱联用系统超临界流体萃取-液相色谱-质谱联用系统固相萃取-液相色谱-质谱联用系统消解-吹扫捕集-气相色谱-质谱联用系统,38,吹扫捕集-GC联用技术挥发性有机物,39,吹扫捕集解吸和放空,40,Trap吸附原理,Tenax：poly(2,6-diphenyl-p-phenyleneoxide，聚2,6-二苯基对苯醚,41,顶空萃取技术原理-挥发性有机物,42,SPE-HPLC在线分析系统（样品预处理-色谱分析）,43,土壤样品中有机物提取方法,土样的风干风干后的土壤含水率一般5%。磨碎和过筛1927年国际土壤学会规定通过2mm孔径的土壤用作物理分析，通过1mm或0.5mm孔径的土壤用作化学分析。筛网规格有两种表达方法：以筛网孔径尺寸表示，如孔径为2mm、1mm的筛网；另一种是以每英寸长度上的孔数来表示，如每英寸长度上有80个孔即称为80目，100目的筛网则说明在每英寸长度上有100个孔。,44,针对固体样品,粉碎、研磨设备,用于样品的粉碎研磨制样。,45,前处理生物（湿样）,样品真空冷冻干燥设备,真空冷冻干燥技术，简称冻干，又称升华干燥。在环境领域广泛应用于土壤、沉积物等样品处理。,冷凝温度：-50真空度：20Pa捕水能力：nkg/24h样品盘：200mm多层,47,土壤样品分析方法,重量法：土壤水分测定容量法：浸出物中含量较高的成分测定，如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42等。分光光度法、原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法、等离子体发射光谱法：重金属如Cu、Cd、Cr、Pb、Hg和Zn等组分的测定。气/液相色谱法：有机氯、有机磷及有机汞等农药的测定。,高速离心机,48,固体样品预处理,索氏萃取法(Soxhlet)振荡器法超声萃取法微波萃取法,49,加速溶剂提取,样品抽提萃取浓缩硅胶柱净化,50,旋蒸浓缩仪,51,12个加水的透明玻璃圆筒被用作独立的加热池里面可处理最大样品容量为30ml的多种容器,52,氮吹浓缩,53,加快蒸发原理：加强周围的空气流动；温度氮气是一种不活泼的气体，能起到隔绝氧气的作用，防止样品氧化。氮吹仪就是通过这些原理达到了浓缩的目的。它将氮气快速、连续、可控地吹到加热样品表面，实现大量样品的快速浓缩。,微波萃取装置,54,样品净化（膜或硅胶净化）,55,样品的预处理与分析PPCPs,水样：82.7%-94.5%；颗粒物：65.7%-77.5%,水样,0.7m滤膜,方法空白空白加标基质加标基质加标平行样,质量控制,固相萃取,HPLC/MS/MS,调节pH4,超声萃取,冷冻干燥,举例:,举例：沉积物样品预处理（PAHs）,方法举例：城市污泥中HBCD提取,在-50oC下真空冷冻干燥24h，研磨后过60目筛，称取0.5g左右，用150mL二氯甲烷进行索氏提取24小时。提取液旋转蒸发至2mL左右后加入56mL浓硫酸，混合离心后取出上清液，并使用2mL正己烷润洗三次后合并。将提取液氮吹浓缩至2mL左右后过凝胶色谱柱，使用二氯甲烷与正己烷混合液（体积比1:1）进行淋洗，收集第120200mL淋洗液。将淋洗液浓缩至5mL左右后加入洁净的铜片，震荡后取上清液。最后，将浓缩后的上清液置换为甲醇，定容至100uL待色谱分析。,58,超声波提取-气相色谱法测定土壤中21种酚类化合物,59,举例,pH？,pH？,磁性石墨烯纳米粒子固相萃取与GC-MS相结合测定环境水样中的三嗪类除草剂,60,举例,磁性粒子？,几种萃取方法比较,61,方法空白：控制整个实验流程中是否有人为或环境因素带来的污染；空白加标：控制实验过程的准确性；基质加标：考察基质在整个实验流程中对目标化合物的影响。平行加标：用来考察方法的重现性。,样品中有机物提取效率评价方法,通过全过程的加标回收实验，来客观评价提取参数因子的有效性和提取效率。但要注意：加标量与待测组分的浓度水平应相一致。,参考书：,张兰英.环境样品前处理技术,清华大学出版社,2008.07