色谱前处理新技术精品文稿.ppt

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1、色谱前处理新技术第1页，本讲稿共62页Preface前前 言言 新的色谱方法、机理、检测、联用、自新的色谱方法、机理、检测、联用、自动化、智能化等方向都有许多新的进展。但动化、智能化等方向都有许多新的进展。但实际上，目前的色谱分析前处理技术却相对实际上，目前的色谱分析前处理技术却相对落在了后面。落在了后面。第2页，本讲稿共62页很难同时实现净化、浓缩、高效预分离；很难同时实现净化、浓缩、高效预分离；步骤繁多、费时步骤繁多、费时(损失与误差损失与误差)；溶剂昂贵、污染环境；溶剂昂贵、污染环境；较难自动化或联用较难自动化或联用(大批量大批量)；萃取效率低；萃取效率低；样品易乳化。样品易乳化。Pre

2、face 液液萃取液液萃取第3页，本讲稿共62页Preface样品制备样品制备(sample preparation)技术技术 预处理预处理(pretreatment&sampling)技术技术 是指从固体样品中萃取待测成分的技术，是指从固体样品中萃取待测成分的技术，常规方法有渗漉、水蒸汽蒸馏、索氏提常规方法有渗漉、水蒸汽蒸馏、索氏提取、超声提取等技术等；（中药）取、超声提取等技术等；（中药）是指从制备技术获得的溶液或液体样品是指从制备技术获得的溶液或液体样品中选择性地萃取、富集、纯化待测成分中选择性地萃取、富集、纯化待测成分的技术，常规方法为液液萃取；（体液）的技术，常规方法为液液萃取；（体

3、液）Exhaustive extractionSelective extraction第4页，本讲稿共62页自动索氏提取自动索氏提取(AutoSox)加速溶剂萃取加速溶剂萃取(ASE)微波辅助溶剂萃取微波辅助溶剂萃取(MASE)超临界流体萃取超临界流体萃取(SFE)固相萃取固相萃取(SPE)固相微萃取固相微萃取(SPME)支持液膜萃取支持液膜萃取(SLME)微孔膜液液萃取微孔膜液液萃取(MMLLE)液相微萃取液相微萃取(LPME)电萃取电萃取(EE)逆流萃取逆流萃取(CCD)膜萃取膜萃取(ME)固态介质固态介质液态介质液态介质气态介质气态介质样品样品制备制备预预处理处理固体样品固体样品溶液溶液

4、色谱分析色谱分析前处理新技术（部分）前处理新技术（部分）Preface第5页，本讲稿共62页Preparation样品制备技术样品制备技术sample preparation 第6页，本讲稿共62页AutoSox自动索氏提取自动索氏提取Automatic Soxhlet Extraction第7页，本讲稿共62页 自动索氏萃取实际上是热溶剂沥漉和自动索氏萃取实际上是热溶剂沥漉和索氏萃取的结合。索氏萃取的结合。AutoSox的溶剂用量比索氏萃取少的溶剂用量比索氏萃取少（约一半）；萃取时间短（约一半）；萃取时间短（2-4hr即可完即可完成萃取成萃取)）。）。AutoSox第8页，本讲稿共62页Au

5、toSox第9页，本讲稿共62页Gerhardt-SOXTHERM 2000AutoSox第10页，本讲稿共62页加速溶剂萃取加速溶剂萃取 Accelerated Solvent ExtractionASE第11页，本讲稿共62页 将样品放在密封容器中，高温高压，从而将样品放在密封容器中，高温高压，从而大大提高萃取速度。大大提高萃取速度。高温：增加待测物的溶解度；高温：增加待测物的溶解度；增加扩散速度；增加扩散速度；破坏溶质与基质之间的相互作用；破坏溶质与基质之间的相互作用；降低溶剂的粘度降低溶剂的粘度(更好的穿透性更好的穿透性)；降低表面张力降低表面张力(更好的润湿性更好的润湿性)；高压：迫

6、使溶剂进入基质内部高压：迫使溶剂进入基质内部 ASE第12页，本讲稿共62页ASE第13页，本讲稿共62页 ASE原理与原理与SFE相似，相似，TTc，PPc，可以，可以借用借用SFE的仪器，步骤与的仪器，步骤与SFE类似，可采用静态、类似，可采用静态、动态萃取等模式。动态萃取等模式。优点：溶剂用量较少；优点：溶剂用量较少；萃取时间短（萃取时间短（15min）；）；回收率、精度与索氏萃取相当回收率、精度与索氏萃取相当;非超临界状态，易控制。非超临界状态，易控制。ASE第14页，本讲稿共62页Dionex 公司的公司的 ASE 100、300 型仪器型仪器 ASE第15页，本讲稿共62页MASE

7、微波辅助溶剂萃取微波辅助溶剂萃取 Microwave-Assisted Solvent Extraction第16页，本讲稿共62页 微波加热技术已成为气相、液相萃取微波加热技术已成为气相、液相萃取的常用辅助手段，的常用辅助手段，MASE是微波辅助萃取是微波辅助萃取的主要应用领域。在的主要应用领域。在MASE中，样品置于中，样品置于敞开或封闭的容器（聚四氟乙烯或石英等）敞开或封闭的容器（聚四氟乙烯或石英等）中，用微波加热，引起萃取。中，用微波加热，引起萃取。MASE第17页，本讲稿共62页MASEOTHEREnergyMaterialEnergyMaterialMASE第18页，本讲稿共62页

8、(1)吸收微波的溶剂（高偶极常数）吸收微波的溶剂（高偶极常数）样品置于高压容器中，加热到高于沸点的样品置于高压容器中，加热到高于沸点的温度，稍微加压以抑制溶剂挥发（类似温度，稍微加压以抑制溶剂挥发（类似ASE的的萃取机理）萃取机理）；(2)不吸收微波的溶剂（低偶极常数）不吸收微波的溶剂（低偶极常数）容器敞开不升压，样品通过内含的高偶极容器敞开不升压，样品通过内含的高偶极常数的物质吸收微波能量升温。这种局部加热常数的物质吸收微波能量升温。这种局部加热方式比其它热溶剂萃取温和地多，很适合于热方式比其它热溶剂萃取温和地多，很适合于热敏或对热不稳定物质的萃取。敏或对热不稳定物质的萃取。萃取溶剂的分类萃

9、取溶剂的分类MASE第19页，本讲稿共62页(1)溶剂用量少；溶剂用量少；(2)可以根据吸收微波能力的大小选择不同可以根据吸收微波能力的大小选择不同的萃取溶剂，控制样品与溶剂间的热交换；的萃取溶剂，控制样品与溶剂间的热交换；(3)萃取时间短萃取时间短(10min)；效率高；效率高(4)可同时萃取多个样品可同时萃取多个样品(而而ASE和和SFE只能只能萃取单个样品萃取单个样品)。MASE的特点的特点MASE第20页，本讲稿共62页MASE第21页，本讲稿共62页MASE第22页，本讲稿共62页SFE超临界流体萃取超临界流体萃取Supercritical Fluid Extraction 第23页

10、，本讲稿共62页 密度大，分子间作用力大；？密度大，分子间作用力大；？粘度小；？粘度小；？扩散系数中等；扩散系数中等；临界温度低；？临界温度低；？超临界流体性质超临界流体性质SFE第24页，本讲稿共62页 溶解度大，萃取效率高；溶解度大，萃取效率高；快速高效、选择性好；快速高效、选择性好；热敏、易挥发的；热敏、易挥发的；价廉、无环境污染价廉、无环境污染；超临界流体萃取的特点超临界流体萃取的特点SFE第25页，本讲稿共62页(1)萃取压力萃取压力(2)萃取温度萃取温度(3)改性剂改性剂(4)C02流量流量(5)萃取物颗粒大小萃取物颗粒大小(6)最优化条件的选择最优化条件的选择影响影响SFE效率的

11、主要因素：效率的主要因素：SFE第26页，本讲稿共62页SFE的成功与否取决于三个步骤的成功与否取决于三个步骤:待测物从基质中萃取出来；待测物从基质中萃取出来；萃取液的准确收集萃取液的准确收集*；萃取液的准确分析。萃取液的准确分析。萃取液收集的两条途径：萃取液收集的两条途径：液相收集；（挥发性化合物）液相收集；（挥发性化合物）固相萃取固相萃取(SPE)*。改性剂种类、用。改性剂种类、用量、萃取剂流速、收集温度等因素量、萃取剂流速、收集温度等因素 SFE第27页，本讲稿共62页 表面活性剂等改性剂；表面活性剂等改性剂；H2O、CHF3、CHClF3、N2O、SF6 等萃取剂；等萃取剂；酯化、形成

12、离子对、配合物等，降低化合酯化、形成离子对、配合物等，降低化合物极性物极性极性化合物的极性化合物的SFE方案：方案：SFE第28页，本讲稿共62页Sampling预处理技术预处理技术pretreatment&sampling第29页，本讲稿共62页Comparison of Naproxen spiked serum before(A)and after(B)extraction using the C18 cartridge andanalysis by HPLC.Sampling第30页，本讲稿共62页 基于基于固固态萃取介质的预处理技术态萃取介质的预处理技术SPE、SPME 基于基于液液

13、态萃取介质的预处理技术态萃取介质的预处理技术SLME、MMLLE、LPME、EE、CCD 基于基于气气态萃取介质的预处理技术态萃取介质的预处理技术ME Sampling第31页，本讲稿共62页固相萃取固相萃取Solid Phase ExtractionSPE第32页，本讲稿共62页 SPE SPE最早是最早是7070年代提出来的，至今该技术年代提出来的，至今该技术已发展成为许多领域样品预处理的标准模式，已发展成为许多领域样品预处理的标准模式，商品化程度非常高。商品化程度非常高。柱管式柱管式(cartridge SPE(cartridge SPE，cSPE)cSPE)圆盘式圆盘式(disk SP

14、E(disk SPE，dSPE)dSPE)SPE第33页，本讲稿共62页SPE第34页，本讲稿共62页SPE加速模式：加速模式：加压、抽真空、离心等加压、抽真空、离心等第35页，本讲稿共62页1.Barbital2.Allobarbital3.Aprobarbital4.Phenobarbital5.Butabarbital6.Alphenal7.Hexobarbital8.Amobarbital9.Mephobarbital10.SecobarbitalSerum Extract Containing BarbituratesSPE第36页，本讲稿共62页SPESPE的几点新进展：的几点新进

15、展：圆盘式圆盘式SPESPE 热辅助热辅助SPESPE 新型固定相新型固定相 组合化学组合化学SPESPESPE第37页，本讲稿共62页 SPE SPE圆盘类似一张扁平过滤膜圆盘类似一张扁平过滤膜,厚度厚度1mm1mm，直径约，直径约4 496mm96mm。圆盘式圆盘式SPESPE dSPE dSPE具有比具有比cSPEcSPE相对较大的横截面、相对较大的横截面、固定相薄，这就使允许流速增大，萃取速固定相薄，这就使允许流速增大，萃取速度也增大，特别适合环境样品如水中痕量度也增大，特别适合环境样品如水中痕量有机物的分析，可以加大样品体积以提高有机物的分析，可以加大样品体积以提高检测灵敏度。检测灵

16、敏度。第38页，本讲稿共62页SPE第39页，本讲稿共62页热辅助热辅助SPESPE 普通普通SPESPE的原理是流动相的原理是流动相A A时吸附待测成时吸附待测成分，切换至流动相分，切换至流动相B B时解吸附。热辅助时解吸附。热辅助SPESPE的的原理是原理是SPESPE装置冷却时吸附待测成分，而加热装置冷却时吸附待测成分，而加热时辅助解吸附。时辅助解吸附。热辅助热辅助SPESPE尤其适合某些特殊性质的化合尤其适合某些特殊性质的化合物萃取，温控及切换装置已实现电脑控制。物萃取，温控及切换装置已实现电脑控制。SPE第40页，本讲稿共62页SPE第41页，本讲稿共62页新型固定相新型固定相 限制

17、性限制性(Restricted Access(Restricted Access，RA)RA)介质，其原理介质，其原理与分子排阻色谱大致相同与分子排阻色谱大致相同 内表面反相内表面反相(Internal Surface Reversed Phase)(Internal Surface Reversed Phase)半透性表面半透性表面(Semi-permeable Surface)(Semi-permeable Surface)屏蔽式疏水相屏蔽式疏水相(Shielded Hydrophobic Phase)(Shielded Hydrophobic Phase)混合功能相混合功能相(Mixed

18、 Functional Phase)(Mixed Functional Phase)分子印迹吸附剂分子印迹吸附剂(molecular imprinting(molecular imprinting sorbentssorbents，MIPs)MIPs)，其原理与亲和色谱类似，其原理与亲和色谱类似尤其适合尤其适合体液体液样品分析前处理样品分析前处理SPE第42页，本讲稿共62页Schematic of the molecular imprinting principle,in which the template is the structural analogue of the target

19、analyte.SPE第43页，本讲稿共62页LC chromatogram obtained after preconcentration of a 100 mL groundwater sample on(a)a non-imprinted polymer and(b)terbuthylazine-imprinted polymer.SPE第44页，本讲稿共62页 组合化学是近年来的研究热点，它首先是组合化学是近年来的研究热点，它首先是从溶液相中的组合化学开始的，但由于缺乏一从溶液相中的组合化学开始的，但由于缺乏一种简单、标准化的高通量纯化方法，合成化学种简单、标准化的高通量纯化方法，合成

20、化学家在合成了大量化合物之后，通常要为化合物家在合成了大量化合物之后，通常要为化合物分离纯化煞费苦心，固相组合化学应运而生。分离纯化煞费苦心，固相组合化学应运而生。组合化学组合化学SPESPESPE第45页，本讲稿共62页SPE第46页，本讲稿共62页离子交换离子交换 SPE SPE*正相正相 SPE SPE反相反相 SPE SPEfluorous SPEfluorous SPE组合化学组合化学 SPE SPE 模式模式SPE第47页，本讲稿共62页SPE第48页，本讲稿共62页 Merrifield L.Merrifield L.等科学家发明的等科学家发明的SPESPE相关的固相肽合成技术还

21、获得了相关的固相肽合成技术还获得了诺贝诺贝尔奖尔奖!SPE第49页，本讲稿共62页固相微萃取固相微萃取Solid Phase Micro-extractionSPME第50页，本讲稿共62页 SPME SPME采用一种略似进样器的装置，用一采用一种略似进样器的装置，用一根涂布多聚物固定相的熔融石英纤维从液、根涂布多聚物固定相的熔融石英纤维从液、气态基质中萃取待测物；然后将富集了待测气态基质中萃取待测物；然后将富集了待测物的纤维直接转移到仪器物的纤维直接转移到仪器(一般是一般是GCGC，或，或HPLC)HPLC)中，通过一定的方式解吸附中，通过一定的方式解吸附(一般是热一般是热解吸，或溶剂解吸解

22、吸，或溶剂解吸)，然后进行分离分析。，然后进行分离分析。SPME第51页，本讲稿共62页SPME第52页，本讲稿共62页SPME第53页，本讲稿共62页直接直接SPMESPME：适合于气体基质或干净的：适合于气体基质或干净的 水基质水基质顶空顶空SPMESPME：适合于任何基质，尤其是：适合于任何基质，尤其是 直接直接SPMESPME无法处理的脏水、无法处理的脏水、油脂、血液、污泥、土壤等油脂、血液、污泥、土壤等SPME第54页，本讲稿共62页SPME第55页，本讲稿共62页SPME第56页，本讲稿共62页SPME第57页，本讲稿共62页SPME第58页，本讲稿共62页Pesticides a

23、nalysis by SPME/Ion Trap MSSPME第59页，本讲稿共62页 不使用有毒有机溶剂不使用有毒有机溶剂 集采样、萃取、浓缩、进样集采样、萃取、浓缩、进样 于一体，避免引入多步误差于一体，避免引入多步误差 进样空白值小进样空白值小(或可忽略或可忽略)简单快速等优点简单快速等优点SPME的优势的优势SPME第60页，本讲稿共62页SPE、SPME的的简单比较简单比较待测物被介质萃取待测物被介质萃取洗脱非待测成分洗脱非待测成分换洗脱液换洗脱液洗脱待测成分洗脱待测成分待测物被介质萃取待测物被介质萃取待测成分解吸附待测成分解吸附（无须（无须clean-up）SPE SPMESPME第61页，本讲稿共62页SPE SPME吸附剂可能吸附吸附剂可能吸附非待测成分非待测成分吸附剂一般不吸附吸附剂一般不吸附非待测成分非待测成分Break-through现象现象平衡式萃取，平衡式萃取，无此现象无此现象封闭式封闭式开放式开放式(micro)SPESPME(micro)SPESPMESPME第62页，本讲稿共62页