固相萃取技术上.pptx
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1、概概 念念 固相提取固相提取(Solid Phase Extraction,SPE)是一种重是一种重要的样品前处理技术,由液固萃取和柱液相色谱技术相要的样品前处理技术,由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展起来的。利用固相吸附剂将液体样品中的目标结合发展起来的。利用固相吸附剂将液体样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,然后再用洗脱液洗脱,达到分离和和富集的目的。用洗脱液洗脱,达到分离和和富集的目的。第一节 概述1第1页/共67页第一节 概述发展:SPE是20世纪70年代后期发展起来的样品前处理技术。SPE出现的20多年来,其应用范围
2、以10%的年增长率扩大。SPE作为制备液体样品优先考虑的方法。SPE取代了传统的液液萃取法它发展迅速,广泛应用于环境、制药、临床医学、食品等领域。2第2页/共67页第一节 概述发展:随着SPE技术的发展,其仪器装置不断更新,主要表现为仪器操作更加简便,自动化程度提高。固相萃取吸附剂种类增多,选择性增强。一次性的固相萃取小柱于1978年首次出现。20世纪80年代出现固相萃取在线联用技术。随后出现膜片式固相萃取技术。20世纪90年代出现了免疫抗体吸附剂。高效液相色谱(High performance liquid chromatography,HPLC),特别是反相高效液相色谱的成功应用使得固相萃
3、取技术得到了极大的发展3第3页/共67页固相提取技术固相提取技术 Solid Phase Extraction Solid Phase Extraction(SPE)(SPE)色谱填料颗粒填装小柱色谱填料颗粒填装小柱1978年由年由Waters首次首次推出商品化产品:推出商品化产品:“Sep-Pak Cartridges”Sample Enrichment&Purification非常成熟的技术非常成熟的技术数千化合物的参考文献数千化合物的参考文献洗脱剂洗脱剂废液废液0.01 0.01 to 1000 to 1000 克克多种规格多种规格 第4页/共67页第一节 概述SPE与液液萃取法相比具有
4、的优点:1、回收率和富集倍数高;2、有机溶剂消耗量低,可减少对环境的污染;3、采用高效、高选择性的吸附剂,能更有效地将分析物与干扰组分分离;4、无相分离操作过程,容易收集分析物;5、能处理小体积试样;6、操作简便、快速,费用低,易于实现自动化及与其他分析仪器的联用。5第5页/共67页第一节 概述固相萃取存在的不足:1、一些样品的复杂基体有时会较大程度的降低萃取的回收率;2、污染严重的复杂样品尤其是含有胶体或固体小颗粒的样品会不同程度的堵塞固定相的微孔结构,引起柱容量和穿透体积的降低、萃取效率和回收率的严重恶化;3、柱体和固定相材料的纯度有时仍不够理想,使得测定的空白难以进一步降低;4、固定相的
5、选择性有时仍显不足,需进一步提高等。目的6第6页/共67页第二节 固体萃取的基本原理、分离模式及操作步骤1 1、基本原理基本原理: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。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。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。用力。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,洗脱时采用对目洗脱模式有
6、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的亲和力更强,则目标化合物被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。直接的洗脱。通常采用前一种洗脱方式。7第7页/共67页第二节 固体萃取的基本原理、分离模式及操作步骤1 1、基本原理基本原理:固相萃取技术是一个柱色谱分离过程,其分离机理、固定相、洗脱溶剂的选择与高效液相色谱有许多相似之固相萃取技术是一个柱色谱分离过程,其分离机理、固定相、洗脱溶剂的选择与高效液相
7、色谱有许多相似之处,可分正相、反相、离子交换等。处,可分正相、反相、离子交换等。也有不同之处。也有不同之处。8第8页/共67页固相提取技术固相提取技术Solid Phase Extraction Solid Phase Extraction(SPE)(SPE)两相两相 液相与固相液相与固相容易分离多种吸附剂可供选择反相最常用!正相离子交换具有高选择性的新型吸附剂溶剂消耗少 与液液提取相比减少人力与时间 容易自动化液相色谱基础液相色谱基础第9页/共67页HPLC与与SPE比较比较第10页/共67页分离效率比较分离效率比较-HPLCHPLC与与SPESPE00.20.40.60.810510152
8、000.20.40.60.8105101520Elution volume(mL)Normalized concentration第11页/共67页2 2、固相萃取的分离模式、固相萃取的分离模式反相固相萃取正相固相萃取离子交换萃取免疫亲和第12页/共67页正相溶剂洗脱强度正相溶剂洗脱强度己烷己烷 异辛烷异辛烷 四氯化碳四氯化碳 氯仿氯仿 二氯甲烷二氯甲烷 四氢呋喃四氢呋喃 乙醚乙醚 乙酸乙酯乙酸乙酯 丙酮丙酮 乙腈乙腈 异丙醇异丙醇 甲醇甲醇 水水溶剂极性图反相溶剂洗脱强度反相溶剂洗脱强度第13页/共67页反相固相萃取反相固相萃取反相:吸附剂(固定相)是非是非极性或弱极性极性或弱极性的,如硅胶
9、键合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。应用:可以从强极性的溶剂中(如水样)萃取非极性或弱极性的化合物。作用机理:非极性-非极性相互作用,如范德华力或色散力。第14页/共67页分离模式分离模式反相萃取反相萃取 (极性液体相,非极性改良固体相)(极性液体相,非极性改良固体相)疏水性相互作用疏水性相互作用l非极性非极性非极性相互作用非极性相互作用l范德华力或色散力范德华力或色散力 硅胶键合硅胶键合C18,C8,C4,C2,-苯基等,可以从强极性的溶剂中苯基等,可以从强极性的溶剂中吸附非吸附非极极性到中等极性的化合物。性到中等极
10、性的化合物。第15页/共67页正相固相萃取正相固相萃取吸附剂:极性键合相,如硅胶键合NH2、CN,-Diol(二醇基);极性吸附剂,如silica、florisil(硅酸镁吸附剂)、(A-,N-,B-)alumina(氧化铝吸附剂)、硅藻土等。流动相为中等极性到非极性样品基质。作用机理:1)极性-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 能团之间相互作用,包括氢键,-键等。3)偶极-偶极相互作用4)偶极-诱导偶极相互作用应用:从非极性溶剂样品中萃取极性化合物第16页/共67页分离模式分离模式正相萃取正相萃取 (非极性液体相,极性改良固体相)(非极性液体相,极性改良固体相)亲水性相
11、互作用亲水性相互作用l极性极性极性相互作用极性相互作用l氢键氢键l-相互作用相互作用l偶极偶极相互作用偶极偶极相互作用l偶极诱导偶极相互作用偶极诱导偶极相互作用 极性键合相,如硅胶键合极性键合相,如硅胶键合NH2、CN,-Diol(二醇(二醇基);极性吸附剂,如基);极性吸附剂,如Silica、Florisil、(A-,N-,B-)alumina、硅藻土等,可以从强极性的溶剂中吸附是非极、硅藻土等,可以从强极性的溶剂中吸附是非极性到中等极性的化合物。性到中等极性的化合物。第17页/共67页硅胶柱硅胶柱(silica)(silica)表面表面SiOHSiOH,中等强度的吸附剂,适用于从非极性基体
12、中吸附极性中等强度的吸附剂,适用于从非极性基体中吸附极性化合物。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交换剂,吸附碱性化合物(生物碱类,胺类)。种弱酸性阳离子交换剂,吸附碱性化合物(生物碱类,胺类)。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。同的活性等级。硅胶的活化:加热到硅胶的活化:加热到10
13、0-110100-110度,除去表面吸附的水份,当温度升度,除去表面吸附的水份,当温度升到到500500度,表面的硅醇基脱水变成硅氧烷键,从而丧失吸附性。度,表面的硅醇基脱水变成硅氧烷键,从而丧失吸附性。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。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 物流物流出。出。第18页/共67页正相萃取或反相萃取选择正相萃取或反相萃取选择原则原则总目的:杂质和待分析物分离 1、受样品基体提取溶剂,要分离的杂质和目标化合物的性质制约。2、物质在柱上的保留(或洗脱)取决于其与吸附剂和样品基体溶
14、剂(或洗脱溶剂)之间亲和力的相对大小。3、样品基体是强非极性溶剂,如正己烷,二氯甲烷等,一般要选用正相柱分离。4、样品基体是强极性溶剂,如水和甲醇,乙腈及丙酮的混合液,要选用反相柱分离。第19页/共67页离子交换固相萃取离子交换固相萃取离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分析物析物固定相为带电荷的离子交换树脂,流动相为中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。等极性到非极性样品基质。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。离子交换固相萃取分为阴离子交换固相萃取和离子交换固相萃取分为阴离子交换固相萃
15、取和阳离子交换固相萃取。阳离子交换固相萃取。第20页/共67页分离模式分离模式离子交换离子交换 带有电荷的化合物靠静电吸引到带有电荷的吸附剂表面带有电荷的化合物靠静电吸引到带有电荷的吸附剂表面l按键合的离子基团的性质分类:按键合的离子基团的性质分类:阳离子交换柱阳离子交换柱阴离子交换柱阴离子交换柱 l按在水溶液中解离的程度:按在水溶液中解离的程度:强酸性强酸性(SCX,Strong cation exchange)弱酸性弱酸性(WCX,Weak cation exchange)强碱性强碱性(SAX,Strong anion exchange)弱碱性弱碱性(WAX,Weak anion exch
16、ange)第21页/共67页分离模式分离模式反相吸附原理反相吸附原理离子交换原理离子交换原理复合模式复合模式第22页/共67页2 2、操作步骤、操作步骤固相提取技术的基本要求:样品必须呈液态样品必须呈液态驱动力驱动力(Driving Forces)操作方式操作方式重力重力压力压力真空真空第23页/共67页固相提取技术的基本要求样品必须呈液态样品必须呈液态驱动力驱动力(Driving Forces)操作方式操作方式重力重力压力压力真空真空第24页/共67页SPESPE技术的驱动力:重力技术的驱动力:重力重力重力第25页/共67页SPESPE技术的驱动力:压力技术的驱动力:压力压力压力第26页/共
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