环境样品前处理新技术课件.pptx

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1、环境样品前处理新技术环境样品前处理新技术 环境样品前处理环境样品前处理占整个分析过程所用占整个分析过程所用的时间的时间6.0%61.0%6.0%27.0%样品采集样品处理分析测定数据处理报告结果环境样品前处理的重要性环境样品前处理的重要性为什么要进行样品前处理？为什么要进行样品前处理？*环境样品欲测成分含量低，必须浓缩环境样品欲测成分含量低，必须浓缩 *干扰干扰 *复杂样品不能直接进样，污染损害测试系统复杂样品不能直接进样，污染损害测试系统 *有些样品无响应有些样品无响应 样品前处理的目的样品前处理的目的 *使样品的待测组分状态和浓度适应所选择的使样品的待测组分状态和浓度适应所选择的 分析技术

2、，浓缩待测组分，提高灵敏度分析技术，浓缩待测组分，提高灵敏度 *消除基质干扰，改善分析方法灵敏度消除基质干扰，改善分析方法灵敏度 *防止待测组分的损失或降解，减少体积或质量便防止待测组分的损失或降解，减少体积或质量便 于样品的储存和运输于样品的储存和运输 *减少对仪器的损伤，延长仪器的使用寿命减少对仪器的损伤，延长仪器的使用寿命n分离（分离（Separation）：分离）：分离是将欲测组分从试样中单独析是将欲测组分从试样中单独析出，或将几个组分一个一个地出，或将几个组分一个一个地分开，或者根据各组分的共同分开，或者根据各组分的共同性质分成若干组。性质分成若干组。n 富集（富集（Preconce

3、ntration）：）：富集被认为是分离的一种，即富集被认为是分离的一种，即从大量试样中收集欲测定的痕从大量试样中收集欲测定的痕量物质至一较小体积之中，从量物质至一较小体积之中，从而提高其浓度至测定下限之上。而提高其浓度至测定下限之上。n衍生化衍生化(Derivatization)是指是指通过化学反应将目标化合物连通过化学反应将目标化合物连接上某一特定基团，使其转化接上某一特定基团，使其转化为具有新的物化特性（如光谱为具有新的物化特性（如光谱特性、沸点、聚集态或离子化特性、沸点、聚集态或离子化效率）的化合物，然后对衍生效率）的化合物，然后对衍生物进行色谱分离和定量分析，物进行色谱分离和定量分析

4、，从而达到对目标化合物间接定从而达到对目标化合物间接定性定量分析的技术。性定量分析的技术。样品前处理方法的评价准则n能否最大限度的去除影响测定的干扰物；n待测组分的回收率、准确率、重复性、精确性等n操作是否简单n成本低n是否对人体或环境构成危害传统前处理方法的缺点n劳动强度大n时间周期长n手工操作较多，容易引入误差，重复性差n对复杂样品需多种方法结合，步骤繁琐，样品损失多n使用大量有机溶剂新型的样品前处理技术n固相萃取固相萃取n固相微萃取固相微萃取n超临界流体萃取n加速溶剂萃取n微波萃取液体样品固体样品 固相萃取技术（固相萃取技术（Solid PhaseSolid PhaseSolid Pha

5、seSolid Phase ExtractionExtractionExtractionExtraction，SPE)SPE)SPE)SPE)一、一、SPE的概念与原理的概念与原理二、装置及操作程序二、装置及操作程序三、三、四、溶剂的选择四、溶剂的选择固相萃取的分离模式固相萃取的分离模式五、五、SPE展望展望一一 固相萃取固相萃取(SPE)(SPE)的概念与原理的概念与原理SPESPE是一种基于液-固萃取分离原理，结合柱色谱分离原理的前处理技术。固相萃取柱固相萃取柱固相萃取柱固相萃取柱 通过颗粒细小的多孔固相吸附剂选择性地吸附溶通过颗粒细小的多孔固相吸附剂选择性地吸附溶液中被测物质，杂质被洗脱

6、，被测物质被定量吸附，液中被测物质，杂质被洗脱，被测物质被定量吸附，然后再换用另一种溶剂解吸附或热解析被测物质，从然后再换用另一种溶剂解吸附或热解析被测物质，从而达到分离富集被测物质的目的。而达到分离富集被测物质的目的。慢慢中中等等快快淋淋洗洗液液？SPE与柱层析、与柱层析、HPLC的比较的比较固相萃取微处理小固相萃取微处理小柱通常由粒径为柱通常由粒径为40 m，各种不同吸附，各种不同吸附特性的填料（活性特性的填料（活性炭、硅藻土、氧化炭、硅藻土、氧化铝、硅胶、反相铝、硅胶、反相C-18、离子交换等）、离子交换等）压缩于聚丙烯塑料压缩于聚丙烯塑料管。管。HPLCHPLCSPESPE硬件（柱子）

7、硬件（柱子）不锈钢柱不锈钢柱塑料柱塑料柱颗粒度颗粒度(umum)5 54040颗粒形状颗粒形状球型球型(均匀）均匀）球型（不均匀）球型（不均匀）塔板数塔板数20202525，000000100100 柱接头柱接头 螺帽螺帽柱管柱管 过滤片过滤片型号：型号：C C1818柱管柱管筛板筛板固定相固定相尖尖端端柱层析柱层析固相萃取的特点固相萃取的特点优点：1 它们具有分离速度快、操作简单，容易自动化；2 富集倍数大，回收率高，重现性 好；3 有机溶剂消耗少，无乳化现象二、固相萃取的装置及操作程序二、固相萃取的装置及操作程序筛板筛板筛板筛板筛板筛板(1)预处理活化吸附剂 萃取之前要用适当的溶剂淋洗小柱

8、，萃取之前要用适当的溶剂淋洗小柱，活化预处理，使吸附剂溶剂化，与样品活化预处理，使吸附剂溶剂化，与样品溶液更好的接触，保持湿润，以利于萃溶液更好的接触，保持湿润，以利于萃取和穿透。取和穿透。反相反相C-18C-18填料的预处理。填料的预处理。二、固相萃取的装置及操作程序二、固相萃取的装置及操作程序(2)上样（吸附）溶液样品加入活化后的固相萃取小柱中，然后常压下，或者利用抽真空或正压的方法使样品进入吸附剂。二、固相萃取的装置及操作程序二、固相萃取的装置及操作程序注意事项：提高吸附率，防止流失(3)洗涤（去除杂质）在样品进入吸附剂，目标化合物被吸附后，可先用合适的溶剂将弱保留干扰化合物洗掉。二、固

9、相萃取的装置及操作程序二、固相萃取的装置及操作程序什么是合适的溶剂?(4)洗脱和收集 再用仅可能少的合适溶剂将目标化合物洗脱下来，加以收集。二、固相萃取的装置及操作程序二、固相萃取的装置及操作程序合适溶剂:溶剂的强度与体积活化吸附剂活化吸附剂上上 样样洗洗 涤涤洗洗 脱脱二、固相萃取的装置及操作程序二、固相萃取的装置及操作程序三三 固相萃取的模式及原理固相萃取的模式及原理正相固相萃取正相固相萃取反相固相萃取反相固相萃取离子交换固相萃取离子交换固相萃取 阴离子交换 阳离子交换根据萃取原理可以分成以下三种模式根据萃取原理可以分成以下三种模式1 1 正相固相萃取正相固相萃取 洗脱液为中等至弱极性的有

10、机溶剂，洗脱液极性小于吸附剂极性。洗脱的色谱顺序是极性依次增大的一系列组分。用途：很少用于直接萃取非极性溶液中的极性化合物，多用于水溶液样品中的有机提取物的去杂净化。从非极性溶液中萃取极性化合物，其固定相是极性较大的吸附剂如硅胶、氧化铝、硅镁型吸附剂等，目标化合物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团之间是亲水性的极性-极性相互作用，其中包括氢键，-键，偶极-偶极相互作用和偶极-诱导偶极相互作用。极性官能团修饰的键合硅胶 LC-CN（氰基），LC-NH2（氨基），LC-Diol（二醇基）极性吸附物质 LC-Si（硅胶），LC-Florisil（硅镁型），ENVI-Florisil，LC-Alum

11、ina（氧化铝）常用正相固相萃取柱常用正相固相萃取柱2 反相反相固相萃取固相萃取 使用非极性的疏水性固定相，如C18键合硅胶、C8键合硅胶、聚苯乙烯-聚二乙烯苯共聚物、碳分子筛、石墨化炭黑等，从极性溶液中（如水）吸附萃取非极性或弱极性化合物，目标化合物与吸附剂表面之间是疏水性的极性-极性相互作用，包括范德华力或色散力。再用有机溶剂从固定相中洗脱下来。洗脱液极性大于吸附剂极性。最为常用。常用反相固相萃取柱常用反相固相萃取柱LC-18LC-18、LC-8 LC-8：标准的单键合硅胶ENVI-18ENVI-18、ENVI-8 ENVI-8：聚合键合类填料ENVI-Chrom PENVI-Chrom

12、P：苯乙烯ENVI-CarbENVI-Carb：碳分子筛：碳分子筛3 3 离子交换固相萃取离子交换固相萃取适用于带有电荷的化合物原理：静电吸引，化合物上的带电荷基团与键合硅胶上的带电荷基团之间的吸引。分为：阴离子交换和阳离子交换。（1）阴离子（负电荷）交换阴离子（负电荷）交换LC-SAXLC-SAX（三甲基铵丙基）（强）、（三甲基铵丙基）（强）、LC-NHLC-NH2 2：脂肪族季铵类盐（弱）（2 2）阳离子交换）阳离子交换LC-SCXLC-SCX：磺酸基（强）；LC-WCXLC-WCX：羧酸基团（弱）SPE柱的选择柱的选择被测组分的极性与吸附剂的极性越相似越好，两者作用力越强，萃取越完全。样

13、品溶液的溶剂强度尽可能弱于吸附剂样品溶液的溶剂强度尽可能弱于吸附剂四四 溶剂极性的影响与选择溶剂极性的影响与选择 目标化合物在极性/非极性溶剂中的溶解度溶解度差异差异。目标化合物有无可能离子化离子化（可用调节pH值实现离子化）。四四 溶剂极性的影响与选择溶剂极性的影响与选择活化溶剂：初溶剂，净化固定相 终溶剂，使固定相溶剂化上样溶剂：样品溶液的溶剂强度尽可能弱于吸附剂 尽可能强度弱，达到最大保留和穿透体积。淋洗除杂质溶剂：强于上样溶剂，弱于洗脱液洗脱溶剂：尽可能强度大慢慢中中等等快快淋淋洗洗液液分离机制分离机制典型的弱溶剂典型的弱溶剂（保留条件）（保留条件）典型的强溶剂典型的强溶剂（洗脱条件）

14、（洗脱条件）反相SPE缓冲液或低浓度的甲醇或乙腈乙腈、甲醇或溶剂与水的混合物正相SPE正己烷、甲苯等二氯甲烷、甲醇等阳离子交换SPE低离子强度缓冲液(0.1mol/L)高离子强度缓冲液（0.1mol/L)阴离子交换SPE低离子强度缓冲液（0.1mol/L)四四 溶剂极性的影响与选择溶剂极性的影响与选择SPE 前处理实例：PFOAn n水样使用水样使用Cleanert PEP柱（柱（500 mg/6 mL，Agela Technologies）进行固相萃取：）进行固相萃取：先后用先后用10 mL甲醇和甲醇和10 mL水对水对PEP柱进行柱进行清洗和活化。取清洗和活化。取1L水样以水样以1-2 m

15、L/min的速的速度通过度通过PEP柱进行萃取，用柱进行萃取，用5 mL含含20%甲甲醇的水溶液进行淋洗，以去除杂质。用真醇的水溶液进行淋洗，以去除杂质。用真空泵将水抽干后，用空泵将水抽干后，用10 mL甲醇对目标物进甲醇对目标物进行洗脱，洗脱液氮吹至行洗脱，洗脱液氮吹至1 mL后转移到进样后转移到进样瓶中，测定。瓶中，测定。n nCleanert PEP的吸附剂？的吸附剂？SPE的发展趋势新型固定相：免疫亲和固定相，分子印迹固 定相，广谱通用性的固定相，整 体萃取材料，磁性纳米高通量：微型化：在线仪器联用：与其他前处理技术联用：样品前处理的分类nOff-line pretreatment 脱机处理（单元处理）：每个处理过程独立完成，与下一步处理或样品测定分开。A：灵活、方便；D：容易引入误差；nOn-line pretreatment 联机处理：将处理好的样品直接引入到分析测试系统，最大的优点是避免人工转移样品，降低分析误差，可自动操作。1、固相萃取概念、原理2、HPLC与SPE的比较3、固相萃取的装置及操作程序 1、活化吸附剂 2、进样3、洗涤4、洗脱