固相微萃取的的技术与其应用.ppt

* 1987年加拿大的Pawliszyn（我们简称小P同学）等在研究气相色谱(GC)的快速进样技术时, 把样品涂渍在激光光导纤维头部,把光导纤维头置于GC汽化室中,用激光照射,使样品中的挥发性组分进入色谱系统,在研究中发现样品汽化速度很快,但是样品前处理却要耗费很长的时间。为了把样品处理时间缩短,小P同学就把样品处理和GC进样合二为一。即把固定相(高聚物或吸附剂)涂渍在光导纤维的石英丝上,把涂渍固定相的石英丝放在样品水溶液中,吸收(吸附)被分析物,一段时间后取出石英丝置于GC汽化室中进行分析，这就是SPME的开始。 SPME是以涂渍在石英玻璃纤维上的固定相(高分子涂层或吸附剂)作为吸收(吸附)介质,对目标分析物进行萃取 和浓缩,并在气相色谱仪进样口中直接热解吸(或用HPLC流动相冲洗到液相色谱柱中),进行分离检测,这一技术适合于挥发性和半挥发性有机物SPME技术特别适合于微量挥发性成分的检测,操作简便、不用或少用有机溶剂,能有效减少底物及液态基质中干扰物质的影响,集采集、萃取、浓缩、进样、分析于一体,易实现自动化,方便与色谱仪器联用。 * 为了把涂渍固定相的石英丝放入和取出GC的进样口不影响GC气路系统的密封性,他们把涂渍固定相的石英丝粘接到Hamilton 7000型注射器针头上,如图1所示。用一支内径略大于石英丝的不锈钢毛细管代替注射器的金属活塞棒,取一段1·5 cm石英丝,剥去一端0·5 cm的保护涂层,把另一端用环氧树脂粘接插入到不锈钢毛细管中,这个粘接着涂有固定相石英丝的不锈钢毛细管可以伸出或缩回到注射器针头中,以便通过隔垫把微萃取丝插到GC进样口中。 * 将萃取头直接插入样品中,分析物从样品中直接转移到涂层上。 萃取头停留在样品上方的气相中。这种萃取方式使萃取头免受基质中不挥发的、大分子量的物质(如腐殖酸或蛋白质)的不利影响。这种方法目前在天然药物化学中应用的最为广泛。 是通过一个选择性的膜将样品与萃取头隔离,膜允许分析物通过而阻塞干扰物。可实现样品的粗分离,增加选择性,还可保护萃取头,防止被基质污染。 气相色谱法分离有机金属化合物时为了达到理想的挥发度,往往要进行衍生化。衍生化过程可以在样品中完成,或在萃取头的涂层上实现。通过衍生化作用降低极性化合物的极性,并提高了涂层/水或涂层/气相的分配系数,待分析物的低极性衍生化产物更适合色谱的分离、检测。 * 将SPME萃取头置于样品中,经过一定时间后,当分析物在样品基体与纤维涂层之间达到分配平衡时,就完成了SPME。平衡可用这个方程表达。 式中,n是萃取涂层吸附的待测物的量;Kfs为待测物在样品及涂层间的分配系数;Vf为萃取涂层体积;c0为待测物初始浓度;Vs为样品体积。从上式看出,Kfs及Vf是影响方法灵敏度的重要因素。通过选择对待测物有较强吸附作用的涂层、增加萃取纤维的长度及涂层厚度可提高萃取效率。 表明分析物萃取量与样品中分析物浓度成正比,这是SPME的定量依据。 式中,c0为原始样品中分析物的浓度;V1、V2、V3分别为涂层、溶液(或固相)及顶空的体积; 在溶液静态不搅拌情况下,进行顶空SPME萃取,适合于具有高亨利常数、疏水性较强的有机物的分析,而且这种有机物在萃取固定相和顶空气氛之间的分配系数不太大,因此这一方法有利于测定难挥发性物质中的挥发性有机物。 * SPME过程是一个极为复杂的传质过程,它的影响因素很多,这张SLAM列出了其中已经确定的一些因素。主要有涂层的特性、萃取过程的温度和时间、盐效应、溶液的pH、搅拌效率等。 4.1　涂层的影响 涂层的极性、厚度差异都将对待测物的选择萃取有影响。根据相似相溶原理,非极性涂层(如聚二甲基硅氧烷)有利于对非极性或极性小的有机物的分离,极性涂层(如聚丙烯酸酯、聚乙二醇)对极性有机物的分离效果较好。 涂层的厚度对于分析物的吸附量和平衡时间都有影响,厚的涂层适于挥发性的化合物,而薄涂层在萃取大分子或半挥发性的化合物时更显优势。涂层越厚,吸附量越大,有利于扩大方法的线性范围和提高方法的灵敏度,但是达到平衡则需要更长的时间。 4.2　萃取温度的影响 萃取温度对萃取过程有双重影响:萃取温度高可提高待测物扩散速率,缩短平衡时间;但另一方面分配系数K却在高温时会降低,影响萃取的灵敏度。对于HS-SPME来说,还有液上温度,一般来讲,液上温度低有利于吸附。因此,在使用SPME方法时应该寻找一个最佳的萃取温度。 4.3　盐效应和溶液pH值的影响 在水溶液中加入盐(如氯化钠、硫酸钠)可以增加样品的离子强度,使待测物溶解度减小,K值增大,提高灵敏度。控制溶液pH值也能够改变样品溶液的离子强度, 使得溶液中的酸主要以分子形态存在，溶解度减小,K值增大，提高了萃取效率 4.4搅拌可以增加传质速率,提高萃取速度,缩短达到平衡的时间。