第三章固相萃取技術第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一一、概述

所謂萃取法,就是從樣品中提取組分,傳統的方法是液-液萃取法(LLE),即用液體作為提取劑。固相萃取（SolidPhaseExtraction,SPE）是19世紀70年代后期發展起來的樣品前處理技術。它發展迅速，廣泛應用于環境、制藥、臨床醫學、食品等領域。第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一一、概述與液液萃取相比，固相萃取具有如下優點：①回收率和富集倍數高②有機溶劑消耗量低，可減少對環境的污染③采用高效、高選擇性的吸附劑，能更有效的將分析物與干擾組分分離④無相分離操作過程，容易收集分析物⑤能處理小體積試樣⑥操作簡便、快速，費用低，易于實現自動化及與其他分析儀器連用。第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一一、概述

樣品類型

SPE可以用于所有類型樣品的處理，但是液體樣品是最容易處理的。Surveyresponse%第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

固相萃取（SPE）是利用固體吸附劑將液體樣品中的目標化合物吸附，與樣品的基體和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫，達到分離和和富集的目的。先使液體樣品通過一裝有吸附劑（固相）小柱，保留其中某些組分，再選用適當的溶劑沖洗雜質，然后用少量溶劑迅速洗脫，從而達到快速分離凈化與濃縮的目的。二、固相萃取的基本原理、分離模式及操作步驟第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1.固相萃取的基本原理固相萃取的基本原理是樣品在兩相之間的分配，即在固相（吸附劑）和液相（溶劑）之間的分配。固相萃取保留或洗脫的機制取決于被分析物與吸附劑表面的活性基團，以及被分析物與液相之間的分子作用力。洗脫模式有兩種：一種是目標化合物比干擾物與吸附劑之間的親和力更強，因而被保留，洗脫時采用對目標化合物親和力更強的溶劑；另一種是干擾物比目標化合物與吸附劑之間的親和力更強，則目標化合物被直接的洗脫。通常采用前一種洗脫方式。第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2.固相萃取的分離模式 反相固相萃取正相固相萃取離子交換萃取免疫親和第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一有機溶劑非極性順序正己烷>環己烷>四氯化碳>甲苯>苯>無水乙醚>氯仿>二氯甲烷>四氫呋喃>乙酸乙酯>丙酮>乙腈>異丙醇>甲醇>水>乙酸第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一反相固相萃取反相：吸附劑（固定相）是非極性或弱極性的，如硅膠鍵合C18,C8,C4，C2,-苯基等。流動相為極性（水溶液）或中等極性樣品基質。吸附劑的極性小于洗脫液的極性。應用：可以從強極性的溶劑中（如水樣）萃取是非極性或弱極性的化合物。作用機理：非極性-非極性相互作用，如范德華力或色散力。第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一正相固相萃取吸附劑：極性鍵合相，如硅膠鍵合－NH2、－CN，-Diol（二醇基）；極性吸附劑，如silica、florisil、(A-,N-,B-)alumina、硅藻土等。流動相為中等極性到非極性樣品基質。作用機理：1）極性-極性相互作用2）表面硅羥基、鋁羥基與極性化合物的極性官能團之間相互作用，包括氫鍵，π-π鍵等。3）偶極-偶極相互作用4）偶極-誘導偶極相互作用應用：從非極性溶劑樣品中萃取極性化合物第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一硅膠柱(silica)表面－SiOH,中等強度的吸附劑，適用于從非極性基體中吸附極性化合物。硅膠是一種酸性吸附劑，可以吸附酸性（有機酸類）或中性的極性化合物，由于表面的硅醇基可以釋放出弱酸性的氫離子，又作為一種弱酸性陽離子交換劑，吸附堿性化合物（生物堿類，胺類）。活性（吸附性）與硅膠的含水量有關，根據其中含水量不同分為不同的活性等級。硅膠的活化：加熱到100-110度，除去表面吸附的水份，當溫度升到500度，表面的硅醇基脫水變成硅氧烷鍵，從而喪失吸附性。硅膠極親水：分析的樣品溶液必須無水。備注：硅膠凈化時，一般雜質保留在柱上，目標化合物流出。第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一正相萃取或反相萃取選擇原則總目的：雜質和待分析物分離1、受樣品基體提取溶劑，要分離的雜質和目標化合物的性質制約a)物質在柱上的保留（或洗脫）取決于其與吸附劑和樣品基體溶劑（或洗脫溶劑）之間親和力的相對大小。樣品基體是強非極性溶劑，如正己烷，二氯甲烷等，一般要選用正相柱分離。樣品基體是強極性溶劑，如水和甲醇，乙腈及丙酮的混合液，要選用反相柱分離。

第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一離子交換固相萃取離子交換固相萃取用于萃取分離帶有電荷的分析物固定相為帶電荷的離子交換樹脂，流動相為中等極性到非極性樣品基質。分析物與吸附劑間的作用是靜電吸引力。離子交換固相萃取分為陰離子交換固相萃取和陽離子交換固相萃取。第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一三、固相萃取的操作步驟一個完整的固相萃取步驟包括固相萃取柱的預處理、上樣、洗去干擾物質、洗脫及收集分析物四個步驟。第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一一是為了潤濕和活化固相萃取填料，二是為了除去填料中可能存在的雜質，減少污染。采取的方法是用一定量溶劑沖洗萃取柱。反相類型的固相萃取硅膠和非極性吸附劑介質，通常用水溶性有機溶劑如甲醇預處理，然后用水或緩沖溶液替換滯留在柱中的甲醇。正相類型的固相萃取硅膠和極性吸附劑介質，通常用樣品所在的有機溶劑來預處理。離子交換填料一般用3～5mL去離子水或低濃度的離子緩沖溶液來預處理。固相萃取填料從預處理到樣品加人都應保持濕潤，如果在樣品加人之前，萃取柱中的填料干了，需要重復預處理過程。a.固相萃取柱的預處理第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一b.上樣將樣品倒入活化后的SPE小柱，然后利用加壓、抽真空或離心的方法使樣品進入吸附劑。采取手動或泵以正壓推動或負壓抽吸方式，使液體樣品以適當流速通過固相萃取柱，此時，樣品中的目標萃取物被吸附在固相萃取柱填料上。第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一b.上樣第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一目的是為了除去吸附在固相萃取柱上的少量基體干擾組分。一般選擇中等強度的混合溶劑，盡可能除去基體中的干擾組分，又不會導致目標萃取物流失。反相萃取體系常選用一定比例組成的有機溶劑-水混合液，有機溶劑比例應大于樣品溶液而小于洗脫劑溶液。c.洗去干擾物質第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一d.洗脫及收集分析物選擇適當的洗脫溶劑洗脫被分析物，收集洗脫液，揮干溶劑以備后用或直接進行在線分析。為了盡可能將分析物洗脫，使比分析物吸附更強的雜質留在SPE柱上，需要選擇強度合適的洗脫溶劑。第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一四、固相萃取基本裝置固相萃取的基本裝置包括固相萃取柱和固相萃取過濾裝置。固相萃取柱是整個固相萃取裝置的核心。第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一（1）固相萃取柱商品化的固相萃取柱（cartridge）外形類似于一個注射器針筒。還可自行填裝固相萃取柱。第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一（2）固相萃取過濾裝置固相萃取加樣過程中，需通過適當的方法使樣品溶液通過固相萃取柱，使待分析物吸附在填料上。洗脫過程中，同樣需要使溶劑通過固相萃取住，使待分析物解析。以上步驟需借助于固相萃取過濾裝置完成，采用柱前加壓或柱后加負壓抽吸的方式實現。第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一a.固相萃取過濾-加壓操作固相萃取加壓操作可通過在液體樣品儲液槽上方用高壓空氣或氮氣施加一定壓力來實現的。如果樣品較少，可以用手動加壓的方式實現。第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一美國Supelco公司提供的給單個固相萃取小柱加壓的單管處理塞。第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一b.固相萃取過濾-負壓抽吸負壓抽吸是在固相萃取柱的出口用注射器手動抽負壓，或與水泵或真空泵相連，用泵施加適當真空度，從而使樣品溶液抽吸通過固相萃取柱。最常用的是用抽濾瓶實現負壓抽吸。第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一也可以采用固相萃取過濾裝置同時處理多個樣品第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一c.固相萃取過濾-離心法第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一全自動固相萃取儀全自動固相萃取儀能自動完成固相萃取的全部步驟第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一固相萃取聯用裝置第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一四、固相萃取方法的建立及應用固相萃取吸附劑的選擇固相萃取溶劑的選擇固相萃取的應用第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1.固相萃取吸附劑的選擇-固相萃取吸附劑的要求固相萃取吸附劑最好為多孔的、具有大的表面積的固體顆粒。固相萃取吸附劑應有較低的空白值。萃取吸附過程必須可逆且有高的回收率。固相萃取吸附劑要有高的化學穩定性。固相萃取吸附劑必須與樣品溶液有好的界面接觸。第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一鍵和硅膠吸附劑石墨碳離子交換樹脂金屬配合物吸附劑聚合物吸附劑免疫親和吸附劑分子嵌入聚合物1.固相萃取吸附劑的選擇-常用固相萃取吸附劑第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一鍵和硅膠吸附劑常用的鍵合硅膠吸附劑表面積在50～500m2/g之間，孔徑為5～50nm，粒徑大于40μm。一般應選擇粒徑小、比表面積大的吸附劑，以獲得更好的萃取效果。但要注意若粒徑過細，萃取時阻力增加，萃取速度下降。第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1.固相萃取吸附劑的選擇應根據分析對象、檢測手段及實驗室條件合理選擇。第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2.固相萃取溶劑的選擇在固相萃取固定相活化、上樣富集、淋洗雜質、分析物洗脫過程中，都涉及到溶劑選擇問題。第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一a.固定相活化溶劑的選擇一般使用兩種活化溶劑。第一種溶劑（初始溶劑）用于凈化固定相，對于常用的C18鍵和硅膠固定相，可用甲醇有效地除去其所含雜質。第二種溶劑（終溶劑）使固定相溶劑化，以便樣品中的分析物能更好的保留。第36頁