1、環(huán)境樣品前處理新技術(shù)環(huán)境樣品前處理新技術(shù) 環(huán)境樣品前處理環(huán)境樣品前處理占整個(gè)分析過程所用占整個(gè)分析過程所用的時(shí)間的時(shí)間6.0%61.0%6.0%27.0%樣品采集樣品處理分析測(cè)定數(shù)據(jù)處理報(bào)告結(jié)果環(huán)境樣品前處理的重要性環(huán)境樣品前處理的重要性為什么要進(jìn)行樣品前處理？為什么要進(jìn)行樣品前處理？ * 環(huán)境樣品欲測(cè)成分含量低，必須濃縮環(huán)境樣品欲測(cè)成分含量低，必須濃縮 * 干擾干擾 * 復(fù)雜樣品不能直接進(jìn)樣，污染損害測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜樣品不能直接進(jìn)樣，污染損害測(cè)試系統(tǒng) * 有些樣品無響應(yīng)有些樣品無響應(yīng) 樣品前處理的目的樣品前處理的目的 * 使樣品的待測(cè)組分狀態(tài)和濃度適應(yīng)所選擇的使樣品的待測(cè)組分狀態(tài)和濃度適應(yīng)所選擇

2、的 分析技術(shù)，濃縮待測(cè)組分，提高靈敏度分析技術(shù)，濃縮待測(cè)組分，提高靈敏度 * 消除基質(zhì)干擾，改善分析方法靈敏度消除基質(zhì)干擾，改善分析方法靈敏度 * 防止待測(cè)組分的損失或降解，減少體積或質(zhì)量便防止待測(cè)組分的損失或降解，減少體積或質(zhì)量便 于樣品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸于樣品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸 * 減少對(duì)儀器的損傷，延長儀器的使用壽命減少對(duì)儀器的損傷，延長儀器的使用壽命n分離（分離（Separation）：分離）：分離是將欲測(cè)組分從試樣中單獨(dú)析是將欲測(cè)組分從試樣中單獨(dú)析出，或?qū)讉€(gè)組分一個(gè)一個(gè)地出，或?qū)讉€(gè)組分一個(gè)一個(gè)地分開，或者根據(jù)各組分的共同分開，或者根據(jù)各組分的共同性質(zhì)分成若干組。性質(zhì)分成若干組。n 富集（富集

3、（Preconcentration）：）：富集被認(rèn)為是分離的一種，即富集被認(rèn)為是分離的一種，即從大量試樣中收集欲測(cè)定的痕從大量試樣中收集欲測(cè)定的痕量物質(zhì)至一較小體積之中，從量物質(zhì)至一較小體積之中，從而提高其濃度至測(cè)定下限之上。而提高其濃度至測(cè)定下限之上。n衍生化衍生化 (Derivatization) 是指是指通過化學(xué)反應(yīng)將目標(biāo)化合物連通過化學(xué)反應(yīng)將目標(biāo)化合物連接上某一特定基團(tuán)，使其轉(zhuǎn)化接上某一特定基團(tuán)，使其轉(zhuǎn)化為具有新的物化特性（如光譜為具有新的物化特性（如光譜特性、沸點(diǎn)、聚集態(tài)或離子化特性、沸點(diǎn)、聚集態(tài)或離子化效率）的化合物，然后對(duì)衍生效率）的化合物，然后對(duì)衍生物進(jìn)行色譜分離和定量分析，物

4、進(jìn)行色譜分離和定量分析，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)化合物間接定從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)化合物間接定性定量分析的技術(shù)。性定量分析的技術(shù)。樣品前處理方法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則n能否最大限度的去除影響測(cè)定的干擾物；n待測(cè)組分的回收率、準(zhǔn)確率、重復(fù)性、精確性等n操作是否簡單n成本低n是否對(duì)人體或環(huán)境構(gòu)成危害傳統(tǒng)前處理方法的缺點(diǎn)n勞動(dòng)強(qiáng)度大n時(shí)間周期長n手工操作較多，容易引入誤差，重復(fù)性差n對(duì)復(fù)雜樣品需多種方法結(jié)合，步驟繁瑣，樣品損失多n使用大量有機(jī)溶劑新型的樣品前處理技術(shù)n固相萃取固相萃取n固相微萃取固相微萃取n超臨界流體萃取n加速溶劑萃取n微波萃取液體樣品固體樣品一、一、SPE的概念與原理的概念與原理二、裝置及操作程序二、裝置及操作

5、程序三、三、四、溶劑的選擇四、溶劑的選擇固相萃取的分離模式固相萃取的分離模式五、五、SPE展望展望SPESPE是一種基于液-固吸附分離原理，結(jié)合柱色譜分離原理的前處理技術(shù)。 新的填料SPE也包含液-液萃取分離原理。 通過顆粒細(xì)小的多孔固相吸附劑選擇性地吸附溶通過顆粒細(xì)小的多孔固相吸附劑選擇性地吸附溶液中被測(cè)物質(zhì)，雜質(zhì)被洗脫，被測(cè)物質(zhì)被定量吸附，液中被測(cè)物質(zhì)，雜質(zhì)被洗脫，被測(cè)物質(zhì)被定量吸附，然后再換用另一種溶劑解吸附或熱解析被測(cè)物質(zhì)，從然后再換用另一種溶劑解吸附或熱解析被測(cè)物質(zhì)，從而達(dá)到分離富集被測(cè)物質(zhì)的目的。而達(dá)到分離富集被測(cè)物質(zhì)的目的。慢慢中中等等快快淋淋洗洗液液？ SPE與柱層析、與柱層析

6、、HPLC的比較的比較固相萃取微處理小固相萃取微處理小柱通常由粒徑為柱通常由粒徑為40 m，各種不同吸附，各種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、氧化鋁、硅膠、反相鋁、硅膠、反相C-18、離子交換等）、離子交換等）壓縮于聚丙烯塑料壓縮于聚丙烯塑料管。管。HPLCHPLCSPESPE硬件（柱子）硬件（柱子）不銹鋼柱不銹鋼柱塑料柱塑料柱顆粒度顆粒度( (umum) )5 54040顆粒形狀顆粒形狀球型球型( (均勻）均勻） 球型（不均勻）球型（不均勻）塔板數(shù)塔板數(shù)20202525，000000100100 柱接頭柱接頭 螺帽螺帽柱管柱管 過濾片過濾片型號(hào)：型號(hào)：C

7、C1818柱管柱管篩板篩板固定固定相相尖尖端端柱層析柱層析固相萃取的特點(diǎn)固相萃取的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1 它們具有分離速度快、操作簡單， 容易自動(dòng)化； 2 富集倍數(shù)大，回收率高，重現(xiàn)性 好；3 有機(jī)溶劑消耗少，無乳化現(xiàn)象篩板篩板篩板篩板篩板篩板(1) 預(yù)處理活化吸附劑 萃取之前要用適當(dāng)?shù)娜軇┝芟葱≈腿≈耙眠m當(dāng)?shù)娜軇┝芟葱≈罨A(yù)處理，使吸附劑溶劑化，與樣品活化預(yù)處理，使吸附劑溶劑化，與樣品溶液更好的接觸，保持濕潤，以利于萃溶液更好的接觸，保持濕潤，以利于萃取和穿透。取和穿透。 反相反相C-18C-18填料的預(yù)處理。填料的預(yù)處理。反相反相C-18填料填料(2) 上樣（吸附） 溶液樣品加入活化后的

8、固相萃取小柱中，然后常壓下，或者利用抽真空或正壓的方法使樣品進(jìn)入吸附劑。注意事項(xiàng)：提高吸附率，防止流失(3)洗滌（去除雜質(zhì)） 在樣品進(jìn)入吸附劑，目標(biāo)化合物被吸附后，可先用合適的溶劑將弱保留干擾化合物洗掉。什么是合適的溶劑?(4)洗脫和收集 再用僅可能少的合適溶劑將目標(biāo)化合物洗脫下來，加以收集。合適溶劑:溶劑的強(qiáng)度與體積活化吸附劑活化吸附劑上上 樣樣洗洗 滌滌洗洗 脫脫被測(cè)組分的極性與吸附劑的極性越相似越好，兩者作用力越強(qiáng)，結(jié)合越完全。樣品溶液的溶劑強(qiáng)度盡可能弱于吸附劑，樣品溶液的溶劑強(qiáng)度盡可能弱于吸附劑，1 目標(biāo)化合物在極性/非極性溶劑中的溶解度差溶解度差異異。2 目標(biāo)化合物有無可能離子化離子

9、化（可用調(diào)節(jié)pH值實(shí)現(xiàn)離子化）。3 溶液與固定相相比的極性差別：溶劑強(qiáng)度正相固相萃取正相固相萃取反相固相萃取反相固相萃取離子交換固相萃取離子交換固相萃取 陰離子交換 陽離子交換根據(jù)萃取原理可以分成以下三種模式根據(jù)萃取原理可以分成以下三種模式溶劑強(qiáng)度溶劑強(qiáng)度樣品溶液的溶劑強(qiáng)度盡可能弱于吸附劑樣品溶液的溶劑強(qiáng)度盡可能弱于吸附劑 強(qiáng)強(qiáng) 弱弱溶劑強(qiáng)度溶劑強(qiáng)度正相：洗脫液極性（乙酸乙酯：石油醚）小于吸附劑極性（硅較正相：洗脫液極性（乙酸乙酯：石油醚）小于吸附劑極性（硅較 SI-OH）樣品溶液的溶劑強(qiáng)度盡可能弱于吸附劑樣品溶液的溶劑強(qiáng)度盡可能弱于吸附劑反相：洗脫液極性（甲醇反相：洗脫液極性（甲醇-水）大于

10、吸附劑極性（水）大于吸附劑極性（C18）固定相是極性較大的吸附劑如硅膠、氧化鋁、硅固定相是極性較大的吸附劑如硅膠、氧化鋁、硅鎂型吸附劑等。鎂型吸附劑等。待分離的目標(biāo)化合物：極性化合物待分離的目標(biāo)化合物：極性化合物作用力：目標(biāo)化合物的極性官能團(tuán)與吸附劑表面作用力：目標(biāo)化合物的極性官能團(tuán)與吸附劑表面的極性官能團(tuán)之間是親水性的極性的極性官能團(tuán)之間是親水性的極性-極性相互作用，極性相互作用，其中包括氫鍵，其中包括氫鍵，-鍵，偶極鍵，偶極-偶極相互作用和偶偶極相互作用和偶極極-誘導(dǎo)偶極相互作用。誘導(dǎo)偶極相互作用。 上樣時(shí)：上樣溶液非極性，或盡可能少體積的弱上樣時(shí)：上樣溶液非極性，或盡可能少體積的弱或中等

11、極性。或中等極性。洗脫液：為中等至弱極性的有機(jī)溶劑。洗脫液：為中等至弱極性的有機(jī)溶劑。洗脫液極洗脫液極性小于吸附劑極性性小于吸附劑極性，但具備了洗脫能力。洗脫的，但具備了洗脫能力。洗脫的色譜順序是非極性、弱極性、中等極性，依次增色譜順序是非極性、弱極性、中等極性，依次增大的一系列組分。大的一系列組分。用途：制備、樣品前處理的去雜凈化（很少用于用途：制備、樣品前處理的去雜凈化（很少用于直接萃取非極性溶液中的極性目標(biāo)化合物，多用直接萃取非極性溶液中的極性目標(biāo)化合物，多用于水溶液樣品中的有機(jī)提取物的去雜凈化。于水溶液樣品中的有機(jī)提取物的去雜凈化。 極性官能團(tuán)修飾的鍵合硅膠 LC-CN（氰基）， LC

12、-Diol（二醇基） 極性吸附物質(zhì) LC-Si（硅膠），LC-Florisil（硅鎂型），ENVI-Florisil，LC-Alumina（氧化鋁） 使用非極性疏水性的固定相，如使用非極性疏水性的固定相，如C18鍵合硅膠、鍵合硅膠、 C8鍵合硅膠、鍵合硅膠、聚苯乙烯聚苯乙烯-聚二乙烯苯共聚物、碳分子聚二乙烯苯共聚物、碳分子篩、石墨化炭黑等，篩、石墨化炭黑等， 目標(biāo)化合物：非極性或弱極性化合目標(biāo)化合物：非極性或弱極性化合物、或中等極性化合物物、或中等極性化合物 上樣時(shí)，從極性溶液中（如水）吸上樣時(shí)，從極性溶液中（如水）吸附目標(biāo)化合物，靠的是目標(biāo)化合物與吸附目標(biāo)化合物，靠的是目標(biāo)化合物與吸附劑表面

13、之間的疏水性的非極性附劑表面之間的疏水性的非極性-非極非極性相互作用，包括范德華力或色散力。性相互作用，包括范德華力或色散力。 然后再用極性大的有機(jī)溶劑從固定然后再用極性大的有機(jī)溶劑從固定相中洗脫下來。相中洗脫下來。洗脫液極性大于吸附劑洗脫液極性大于吸附劑極性極性，但非極性相互力已經(jīng)有了洗脫能，但非極性相互力已經(jīng)有了洗脫能力。流出來的順序：弱極性化合物，然力。流出來的順序：弱極性化合物，然后非極性化合物。后非極性化合物。 LC-18LC-18、LC-8 LC-8 ：鍵合硅膠LC-18LC-18Waters Oasis HLB吸附劑是由吸附劑是由親脂性二乙烯苯親脂性二乙烯苯和和親水性親水性N-乙

14、烯基吡咯烷酮乙烯基吡咯烷酮兩種單兩種單體按一定比例聚合成的大孔共聚物。其保留機(jī)理為反相，通過一個(gè)體按一定比例聚合成的大孔共聚物。其保留機(jī)理為反相，通過一個(gè)“特殊的極性特殊的極性捕獲基團(tuán)捕獲基團(tuán)”來增加對(duì)極性物質(zhì)的保留提供很好的水浸潤性。來增加對(duì)極性物質(zhì)的保留提供很好的水浸潤性。 適用于帶有電荷的化合物適用于帶有電荷的化合物原理：靜電吸引，化合物上的帶電荷基團(tuán)與鍵合硅原理：靜電吸引，化合物上的帶電荷基團(tuán)與鍵合硅膠上的反帶電荷基團(tuán)之間的吸引。膠上的反帶電荷基團(tuán)之間的吸引。分為：陰離子交換和陽離子交換。分為：陰離子交換和陽離子交換。LC-SAXLC-SAX（三甲基銨丙基）（強(qiáng)）、（三甲基銨丙基）（強(qiáng)

15、）、LC-NHLC-NH2 2：脂肪族季銨類鹽（弱）LC-SCXLC-SCX：磺酸基（強(qiáng)）；LC-WCXLC-WCX：羧酸基團(tuán)（弱）Waters Oasis WAX固相萃取小柱固相萃取小柱/SPE柱柱活化溶劑：凈化固定相 使固定相溶劑化上樣溶劑：樣品溶液的溶劑強(qiáng)度盡可能遠(yuǎn)弱于吸附劑 盡可能強(qiáng)度弱，達(dá)到最大保留和穿透體積。淋洗除雜質(zhì)溶劑：強(qiáng)于上樣溶劑，但也很遠(yuǎn)弱于洗脫液洗脫溶劑：盡可能強(qiáng)度大，洗脫能力強(qiáng)慢慢中中等等快快淋淋洗洗液液分離機(jī)制分離機(jī)制典型的弱溶劑典型的弱溶劑（保留條件）（保留條件）典型的強(qiáng)溶劑典型的強(qiáng)溶劑（洗脫條件）（洗脫條件）反相SPE緩沖液或低濃度的甲醇或乙腈乙腈、甲醇或溶劑與水的混合物正相SPE正己烷、甲苯等二氯甲烷、甲醇等陽離子交換SPE低離子強(qiáng)度緩沖液(0.1mol/L)高離子強(qiáng)度緩沖液（0.1mol/L)陰離子交換SPE低離子強(qiáng)度緩沖液（0.1mol/L)SPE 前處理實(shí)例： PFOASPE的發(fā)展趨勢(shì)新型固定相：免疫親和固定相，分子印跡固 定相，廣譜通用性的固定相，整 體萃取材料，磁性納米高通量：微型化：在線儀器聯(lián)用：與其他前處理技術(shù)聯(lián)用：樣品前處理的分類nOff-line