第三章固相萃取技术 (2)PPT讲稿.ppt

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1、第三章固相萃取技术第三章固相萃取技术第1页，共39页，编辑于2022年，星期二n n固相萃取（固相萃取（SPESPE）是利用固体吸附剂将样）是利用固体吸附剂将样品中的目标化合物吸附，与样品的基体品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱，达到分离和和富集的目的。先使样脱，达到分离和和富集的目的。先使样品通过一装有吸附剂（固相）小柱，保品通过一装有吸附剂（固相）小柱，保留其中某些组分，再选用适当的溶剂冲留其中某些组分，再选用适当的溶剂冲洗杂质，然后用少量溶剂迅速洗脱，从洗杂质，然后用少量溶剂迅速洗脱，从而达到快速分离净化与浓缩的目的。

2、而达到快速分离净化与浓缩的目的。第2页，共39页，编辑于2022年，星期二一、概述一、概述与液液萃取相比，固相萃取具有如下优点：与液液萃取相比，固相萃取具有如下优点：回收率和富集倍数高回收率和富集倍数高有机溶剂消耗量低，可减少有机溶剂消耗量低，可减少对环境的污染对环境的污染采用高效、高选择性的吸附剂，能更采用高效、高选择性的吸附剂，能更有效的将分析物与干扰组分分离有效的将分析物与干扰组分分离无相分离操作过程，无相分离操作过程，容易收集分析物容易收集分析物能处理小体积试样能处理小体积试样操作简便、快操作简便、快速，费用低，易于实现自动化及与其他分析仪器连用。速，费用低，易于实现自动化及与其他分析

3、仪器连用。第3页，共39页，编辑于2022年，星期二一、概述一、概述 样品类型样品类型 SPESPE可以用于所有类型样品的处理，但是液体样可以用于所有类型样品的处理，但是液体样品是最容易处理的。品是最容易处理的。Survey response%第4页，共39页，编辑于2022年，星期二 二、固相萃取的基本原理、分离二、固相萃取的基本原理、分离模式及操作步骤模式及操作步骤第5页，共39页，编辑于2022年，星期二1.1.固相萃取的基本原理固相萃取的基本原理n n固相萃取的基本原理是样品在两相之间的分配，即在固相（吸固相萃取的基本原理是样品在两相之间的分配，即在固相（吸固相萃取的基本原理是样品在两

4、相之间的分配，即在固相（吸固相萃取的基本原理是样品在两相之间的分配，即在固相（吸附剂）和液相（溶剂）之间的分配。附剂）和液相（溶剂）之间的分配。附剂）和液相（溶剂）之间的分配。附剂）和液相（溶剂）之间的分配。n n固相萃取保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面的活性固相萃取保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面的活性固相萃取保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面的活性固相萃取保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面的活性基团，以及被分析物与液相之间的分子作用力。基团，以及被分析物与液相之间的分子作用力。基团，以及被分析物与液相之间的分子作用力。基团，以及被分析物与液相之间的分子作

5、用力。n n洗脱模式有两种：一种是目标化合物比干扰物与吸附剂之间洗脱模式有两种：一种是目标化合物比干扰物与吸附剂之间洗脱模式有两种：一种是目标化合物比干扰物与吸附剂之间洗脱模式有两种：一种是目标化合物比干扰物与吸附剂之间的亲和力更强，因而被保留，洗脱时采用对目标化合物亲和的亲和力更强，因而被保留，洗脱时采用对目标化合物亲和的亲和力更强，因而被保留，洗脱时采用对目标化合物亲和的亲和力更强，因而被保留，洗脱时采用对目标化合物亲和力更强的溶剂；另一种是干扰物比目标化合物与吸附剂之间力更强的溶剂；另一种是干扰物比目标化合物与吸附剂之间力更强的溶剂；另一种是干扰物比目标化合物与吸附剂之间力更强的溶剂；另

6、一种是干扰物比目标化合物与吸附剂之间的亲和力更强，则目标化合物被直接的洗脱。通常采用前一的亲和力更强，则目标化合物被直接的洗脱。通常采用前一的亲和力更强，则目标化合物被直接的洗脱。通常采用前一的亲和力更强，则目标化合物被直接的洗脱。通常采用前一种洗脱方式。种洗脱方式。种洗脱方式。种洗脱方式。第6页，共39页，编辑于2022年，星期二2.2.固相萃取的分离模式固相萃取的分离模式n n反相固相萃取n n正相固相萃取n n离子交换萃取n n免疫亲和第7页，共39页，编辑于2022年，星期二有机溶剂非极性顺序有机溶剂非极性顺序 正己烷环己烷四氯化碳甲苯苯无水乙醚氯仿二氯甲烷四氢呋喃乙酸乙酯丙酮乙腈异丙

7、醇甲醇水乙酸第8页，共39页，编辑于2022年，星期二反相固相萃取反相固相萃取反相：吸附剂（固定相）反相：吸附剂（固定相）是非极性或弱极性是非极性或弱极性是非极性或弱极性是非极性或弱极性的，如硅胶键的，如硅胶键合合C18,C8,C4，C2,-苯基等。流动相为极性（水溶液）或中等极性样品基质。吸附剂的极性小于洗脱液的极性。吸附剂的极性小于洗脱液的极性。应用：可以从强极性的溶剂中（如水样）萃取应用：可以从强极性的溶剂中（如水样）萃取是非极性或弱极性的化合物。的化合物。作用机理：非极性作用机理：非极性-非极性相互作用，如范德华力或色散力。第9页，共39页，编辑于2022年，星期二正相固相萃取正相固相

8、萃取n n吸附剂：吸附剂：极性键合相，如如硅胶键合硅胶键合NH2NH2、CNCN，-DiolDiol（二醇基）；（二醇基）；极性吸附剂极性吸附剂，如，如silicasilica、florisilflorisil、(A-,N-,B-(A-,N-,B-)alumina)alumina、硅藻土等。流动相为中等极性到非极性样品基质。、硅藻土等。流动相为中等极性到非极性样品基质。n n作用机理：1）极性）极性-极性相互作用极性相互作用2）表面硅羟基、铝羟基与极性化合物的极性官）表面硅羟基、铝羟基与极性化合物的极性官 能团能团之间相互作用，包括氢键，之间相互作用，包括氢键，-键等。3 3）偶极）偶极-偶极

9、相互作用偶极相互作用4）偶极-诱导偶极相互作用n n应用：从非极性溶剂样品中萃取极性化合物应用：从非极性溶剂样品中萃取极性化合物第10页，共39页，编辑于2022年，星期二硅胶柱硅胶柱(silica)(silica)n n表面表面表面表面SiOHSiOHSiOHSiOH,中等强度的吸附剂，适用于从非极性基体中吸附极性化合物。中等强度的吸附剂，适用于从非极性基体中吸附极性化合物。中等强度的吸附剂，适用于从非极性基体中吸附极性化合物。中等强度的吸附剂，适用于从非极性基体中吸附极性化合物。n n硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机酸类）或中性的极性化合物，硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机

10、酸类）或中性的极性化合物，硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机酸类）或中性的极性化合物，硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机酸类）或中性的极性化合物，由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子，又作为一种弱酸性阳离子由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子，又作为一种弱酸性阳离子由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子，又作为一种弱酸性阳离子由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子，又作为一种弱酸性阳离子交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。n n活性（吸附性

11、）与硅胶的含水量有关，根据其中含水量不同分为不同的活活性（吸附性）与硅胶的含水量有关，根据其中含水量不同分为不同的活活性（吸附性）与硅胶的含水量有关，根据其中含水量不同分为不同的活活性（吸附性）与硅胶的含水量有关，根据其中含水量不同分为不同的活性等级。性等级。性等级。性等级。n n硅胶的活化：加热到硅胶的活化：加热到硅胶的活化：加热到硅胶的活化：加热到100-110100-110100-110100-110度，除去表面吸附的水份，当温度升到度，除去表面吸附的水份，当温度升到度，除去表面吸附的水份，当温度升到度，除去表面吸附的水份，当温度升到500500500500度，表度，表度，表度，表面的硅

12、醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。面的硅醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。面的硅醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。面的硅醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。n n硅胶极亲水：硅胶极亲水：硅胶极亲水：硅胶极亲水：分析的样品溶液必须无水分析的样品溶液必须无水分析的样品溶液必须无水分析的样品溶液必须无水。n n备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上，目标化合备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上，目标化合备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上，目标化合备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上，目标化合 物流出。物流出。物流出。物流出。第11页，共39页，编辑于2022年，星期二离子交换固相萃取离

13、子交换固相萃取n n离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分析物离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分析物离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分析物离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分析物n n固定相为带电荷的离子交换树脂，流动相为中等极固定相为带电荷的离子交换树脂，流动相为中等极性到非极性样品基质。性到非极性样品基质。n n分析物与吸附剂间的作用是静电吸引力。分析物与吸附剂间的作用是静电吸引力。分析物与吸附剂间的作用是静电吸引力。分析物与吸附剂间的作用是静电吸引力。n n离子交换固相萃取分为阴离子交换固相萃取和阳离子离子交换固相萃取分为阴离子交换固相萃取和阳离子离子交换固相萃取分为阴

14、离子交换固相萃取和阳离子离子交换固相萃取分为阴离子交换固相萃取和阳离子交换固相萃取。交换固相萃取。交换固相萃取。交换固相萃取。第12页，共39页，编辑于2022年，星期二免疫亲和免疫亲和n n即将抗体偶联到固相载体而制成免疫亲和层析柱，可对样品中能与抗体结合的特异性抗原分子进行分离、纯化。n n例：将抗原结合于亲和层析基质上，就可以从血清中分离其对应的抗体。金黄色葡萄球菌蛋白A（ProteinA）能够与免疫球蛋白G（IgG）结合，可以用于分离各种IgG。第13页，共39页，编辑于2022年，星期二三、固相萃取的操作步骤三、固相萃取的操作步骤一个完整的固相萃取步骤包括固相萃取柱的预处理、上样、一

15、个完整的固相萃取步骤包括固相萃取柱的预处理、上样、洗去干扰物质、洗脱及收集分析物四个步骤。洗去干扰物质、洗脱及收集分析物四个步骤。第14页，共39页，编辑于2022年，星期二n n一是为了润湿和活化固相萃取填料，二是为了除去填料中可能存一是为了润湿和活化固相萃取填料，二是为了除去填料中可能存一是为了润湿和活化固相萃取填料，二是为了除去填料中可能存一是为了润湿和活化固相萃取填料，二是为了除去填料中可能存在的杂质，减少污染。在的杂质，减少污染。在的杂质，减少污染。在的杂质，减少污染。n n采取的方法是用一定量溶剂冲洗萃取柱。采取的方法是用一定量溶剂冲洗萃取柱。采取的方法是用一定量溶剂冲洗萃取柱。采

16、取的方法是用一定量溶剂冲洗萃取柱。方法：方法：方法：方法：n n反相类型的固相萃取硅胶和非极性吸附剂介质，通常用水溶性有机溶反相类型的固相萃取硅胶和非极性吸附剂介质，通常用水溶性有机溶反相类型的固相萃取硅胶和非极性吸附剂介质，通常用水溶性有机溶反相类型的固相萃取硅胶和非极性吸附剂介质，通常用水溶性有机溶剂如甲醇预处理，然后用水或缓冲溶液替换滞留在柱中的甲醇剂如甲醇预处理，然后用水或缓冲溶液替换滞留在柱中的甲醇剂如甲醇预处理，然后用水或缓冲溶液替换滞留在柱中的甲醇剂如甲醇预处理，然后用水或缓冲溶液替换滞留在柱中的甲醇。n n正相类型的固相萃取硅胶和极性吸附剂介质，通常用样品所在的有机溶正相类型的

17、固相萃取硅胶和极性吸附剂介质，通常用样品所在的有机溶正相类型的固相萃取硅胶和极性吸附剂介质，通常用样品所在的有机溶正相类型的固相萃取硅胶和极性吸附剂介质，通常用样品所在的有机溶剂来预处理。剂来预处理。剂来预处理。剂来预处理。n n离子交换填料一般用离子交换填料一般用离子交换填料一般用离子交换填料一般用3 3 3 35mL 5mL 5mL 5mL 去离子水或低浓度的离子缓冲溶液来预处去离子水或低浓度的离子缓冲溶液来预处去离子水或低浓度的离子缓冲溶液来预处去离子水或低浓度的离子缓冲溶液来预处理。理。理。理。注意事项：注意事项：注意事项：注意事项：固相萃取填料从预处理到样品加人都应保持湿润，如果在样

18、品固相萃取填料从预处理到样品加人都应保持湿润，如果在样品固相萃取填料从预处理到样品加人都应保持湿润，如果在样品固相萃取填料从预处理到样品加人都应保持湿润，如果在样品加人之前，萃取柱中的填料干了，需要重复预处理过程。加人之前，萃取柱中的填料干了，需要重复预处理过程。加人之前，萃取柱中的填料干了，需要重复预处理过程。加人之前，萃取柱中的填料干了，需要重复预处理过程。a.a.固相萃取柱的预处理固相萃取柱的预处理第15页，共39页，编辑于2022年，星期二b.b.上样上样将样品倒入活化后的SPE 小柱，然后利用加压、抽真空或离心的方法使样品进入吸附剂。采取手动或泵以正压推动或负压抽吸方式，使液体样品以

19、适当流速通过固相萃取柱，此时，样品中的目标萃取物被吸附在固相萃取柱填料上。第16页，共39页，编辑于2022年，星期二b.b.上样上样第17页，共39页，编辑于2022年，星期二d.d.洗脱及收集分析物洗脱及收集分析物n n选择适当的洗脱溶剂洗脱被分析物，收集洗脱液，选择适当的洗脱溶剂洗脱被分析物，收集洗脱液，挥干溶剂以备后用或直接进行在线分析。挥干溶剂以备后用或直接进行在线分析。第18页，共39页，编辑于2022年，星期二n n目的是为了除去吸附在固相萃取柱上的少量基体干扰组分。n n一般选择中等强度的混合溶剂，尽可能除去基体中一般选择中等强度的混合溶剂，尽可能除去基体中的干扰组分，又不会导

20、致目标萃取物流失。的干扰组分，又不会导致目标萃取物流失。例如：反相萃取体系常选用一定比例组成的有反相萃取体系常选用一定比例组成的有机溶剂机溶剂-水混合液，有机溶剂比例应大于样品溶液而小于洗脱剂溶液。c.c.洗去干扰物质洗去干扰物质第19页，共39页，编辑于2022年，星期二四、固相萃取基本装置四、固相萃取基本装置 固相萃取的基本装置包括固相萃取柱和固相萃取过滤装置。固相萃取柱是整个固相萃取装置的核心。第20页，共39页，编辑于2022年，星期二（1）固相萃取柱商品化的固相萃取柱（cartridge）外形类似于一个注射器针筒。还可自行填装固相萃取柱。第21页，共39页，编辑于2022年，星期二（

21、2）固相萃取过滤装置固相萃取加样过程中，需通过适当的方法使样品溶液通过固相萃取柱，使待分析物吸附在填料上。洗脱过程中，同样需要使溶剂通过固相萃取住，使待分析物解析。以上步骤需借助于固相萃取过滤装置完成，采用柱前加压或柱后加负压抽吸的方式实现。第22页，共39页，编辑于2022年，星期二a.固相萃取过滤-加压操作固相萃取加压操作可通过在液体样品储液槽上方用高压空气或氮气施加一定压力来实现的。如果样品较少，可以用手动加压的方式实现。第23页，共39页，编辑于2022年，星期二美国Supelco公司提供的给单个固相萃取小柱加压的单管处理塞。第24页，共39页，编辑于2022年，星期二b.固相萃取过滤

22、-负压抽吸负压抽吸是在固相萃取柱的出口用注射器手动抽负压，或与水泵或真空泵相连，用泵施加适当真空度，从而使样品溶液抽吸通过固相萃取柱。最常用的是用抽滤瓶实现负压抽吸。第25页，共39页，编辑于2022年，星期二也可以采用固相萃取过滤装置同时处理多个样品也可以采用固相萃取过滤装置同时处理多个样品第26页，共39页，编辑于2022年，星期二c.固相萃取过滤-离心法第27页，共39页，编辑于2022年，星期二全自动固相萃取仪全自动固全自动固相萃取仪相萃取仪能自动完能自动完成固相萃成固相萃取的全部取的全部步骤步骤第28页，共39页，编辑于2022年，星期二固相萃取联用装置第29页，共39页，编辑于20

23、22年，星期二四、固相萃取方法的建立及应用四、固相萃取方法的建立及应用n n固相萃取吸附剂的选择固相萃取吸附剂的选择n n固相萃取溶剂的选择固相萃取溶剂的选择n n固相萃取的应用固相萃取的应用第30页，共39页，编辑于2022年，星期二1.1.固相萃取吸附剂的选择固相萃取吸附剂的选择-固相萃固相萃取吸附剂的原则取吸附剂的原则n n固相萃取吸附剂最好为多孔的、具有大的表面积的固体固相萃取吸附剂最好为多孔的、具有大的表面积的固体固相萃取吸附剂最好为多孔的、具有大的表面积的固体固相萃取吸附剂最好为多孔的、具有大的表面积的固体颗粒。颗粒。颗粒。颗粒。n n固相萃取吸附剂应有较低的空白值。固相萃取吸附剂

24、应有较低的空白值。n n萃取吸附过程必须可逆且有高的回收率。萃取吸附过程必须可逆且有高的回收率。n n固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性。固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性。固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性。固相萃取吸附剂要有高的化学稳定性。n n固相萃取吸附剂必须与样品溶液有好的界面接触固相萃取吸附剂必须与样品溶液有好的界面接触固相萃取吸附剂必须与样品溶液有好的界面接触固相萃取吸附剂必须与样品溶液有好的界面接触。第31页，共39页，编辑于2022年，星期二n n键和硅胶吸附剂键和硅胶吸附剂键和硅胶吸附剂键和硅胶吸附剂n n石墨碳石墨碳石墨碳石墨碳n n离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换

25、树脂n n金属配合物吸附剂金属配合物吸附剂金属配合物吸附剂金属配合物吸附剂n n聚合物吸附剂聚合物吸附剂n n免疫亲和吸附剂免疫亲和吸附剂n n分子嵌入聚合物分子嵌入聚合物常用固相萃取吸附剂常用固相萃取吸附剂第32页，共39页，编辑于2022年，星期二键和硅胶吸附剂键和硅胶吸附剂常用的键合硅胶常用的键合硅胶吸附剂表面积在吸附剂表面积在5050500m500m2 2/g/g 之之间，孔径为间，孔径为5 550nm 50nm，粒径大，粒径大于于40m 40m。一般。一般应选择粒径小、应选择粒径小、比表面积大的比表面积大的吸附剂，以获吸附剂，以获得更好的萃取得更好的萃取效果。但要注效果。但要注意若粒

26、径过细，意若粒径过细，萃取时阻力增萃取时阻力增加，萃取速度加，萃取速度下降。下降。第33页，共39页，编辑于2022年，星期二1.1.固相萃取吸附剂的选择固相萃取吸附剂的选择应根据分析对象、检测手段及实验室条件合理选择。应根据分析对象、检测手段及实验室条件合理选择。第34页，共39页，编辑于2022年，星期二2.2.固相萃取溶剂的选择固相萃取溶剂的选择在固相萃取固定相活化、上样富集、淋洗杂质、分析物洗脱过程中，都涉及到溶剂选择问题。第35页，共39页，编辑于2022年，星期二a.固定相活化溶剂的选择一般使用两种活化溶剂。第一种溶剂（初始溶剂）用于净化固定相，对于常用的C18键和硅胶固定相，可用

27、甲醇有效地除去其所含杂质。第二种溶剂（终溶剂）使固定相溶剂化，以便样品中的分析物能更好的保留。第36页，共39页，编辑于2022年，星期二b.b.淋洗溶剂的选择淋洗溶剂的选择淋洗溶剂用于洗去吸附在固定相上的干扰组分。淋洗溶剂用于洗去吸附在固定相上的干扰组分。淋洗溶剂的强度选择非常重要，其强度不能太高，淋洗溶剂的强度选择非常重要，其强度不能太高，也不能太低，应大于或等于上样溶剂，又小于洗也不能太低，应大于或等于上样溶剂，又小于洗脱溶剂。淋洗溶剂的选择原则：尽可能将干扰组脱溶剂。淋洗溶剂的选择原则：尽可能将干扰组分从固定相上洗脱完全，但又不能洗脱任何分析分从固定相上洗脱完全，但又不能洗脱任何分析物

28、。物。第37页，共39页，编辑于2022年，星期二n n溶剂强度应足够大，以保证吸附在固定相上的分溶剂强度应足够大，以保证吸附在固定相上的分析物定量洗脱下来。析物定量洗脱下来。n n选择的洗脱溶剂应与后续的分析相适应。选择的洗脱溶剂应与后续的分析相适应。n n选择粘度小、纯度高、毒性小并与分析物和固定选择粘度小、纯度高、毒性小并与分析物和固定选择粘度小、纯度高、毒性小并与分析物和固定选择粘度小、纯度高、毒性小并与分析物和固定相不发生反应的溶剂。选择单一溶剂效果不理想相不发生反应的溶剂。选择单一溶剂效果不理想相不发生反应的溶剂。选择单一溶剂效果不理想相不发生反应的溶剂。选择单一溶剂效果不理想时，

29、可以考虑使用混合溶剂进行洗脱。时，可以考虑使用混合溶剂进行洗脱。时，可以考虑使用混合溶剂进行洗脱。时，可以考虑使用混合溶剂进行洗脱。d.d.洗脱溶剂的选择洗脱溶剂的选择第38页，共39页，编辑于2022年，星期二3.3.固相萃取的应用固相萃取的应用n n固相萃取在环境分析的应用固相萃取在环境分析的应用固相萃取在环境分析的应用固相萃取在环境分析的应用(多环芳烃、农药残留多环芳烃、农药残留等有机污染物的检测。等有机污染物的检测。)n n固相萃取在生物样品分析中的应用固相萃取在生物样品分析中的应用(生物检材中生物检材中毒物和药物残留分析、血液中药物分析和药物毒物和药物残留分析、血液中药物分析和药物动力学研究。动力学研究。)n n固相萃取在食品分析中的应用固相萃取在食品分析中的应用第39页，共39页，编辑于2022年，星期二