固相微萃取技术修改S2090934课件.pptx

1、固相微萃取技术固相微萃取技术固相微萃取的定义固相微萃取的发展原理和特点影响因素应用研究发展方向 固相微萃取（SPME）是一项新颖的样品前处理与富集技术，属于非溶剂型选择性萃取法。将纤维头浸入样品溶液中或顶空气体中一段时间,同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度,待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室,热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解吸后,靠流动相将其导入色谱柱,完成提取、分离、浓缩的全过程。1989年由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn教授的研究小组于首次进行开发研究。1993年由美国的Supelco公司实现商品化。1994年获美国匹兹堡分析仪器会议大奖。现在成功应用于

2、气体、液体、固体样品中有机化合物的前处理和痕量分析，在环境监测、食品分析、法医鉴定、天然产物分析、生理学等领域开始了广泛的应用。（一）SPME技术 的工作原理 固相微萃取技术的工作原理就是待测物在其样品基质和萃取介质(涂层)间的分配问题，分吸附过程吸附过程和解吸过程解吸过程两个步骤进行。吸附过程吸附过程 就是将纤维头浸入样品溶液中(或顶空气体中)一段时间，同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度，当待测物在样品及石英纤维头外涂渍的固定相液膜中平衡分配时，将纤维头取出，此过程遵循相似相溶原理。（一）SPME技术 的工作原理 固相微萃取技术的工作原理就是待测物在其样品基质和萃取介质(涂层)间的分配问

3、题，分吸附过程吸附过程和解吸过程解吸过程两个步骤进行。解吸过程解吸过程 解吸过程会因SPME后续分离手段的不同而不同。对于气相色谱(GC)，萃取纤维插入进样口后就可以进行热解吸。而对于液相色谱(LC)，则是通过溶剂进行洗脱。被萃取物在汽化室内解吸后,靠流动相将其导入色谱柱,完成提取、分离、浓缩的全过程。（一）SPME技术 的工作原理 SPME 技术萃取待测化合物一般有3种方法固相微萃取直接浸入式萃取顶空萃取 膜保护萃取（一）SPME技术 的工作原理直接浸入式萃取 直接浸入式萃取是把纤维直接插人样品中，目标化合物通过扩散直接迁移到固定相涂层上。顶空萃取 顶空萃取法是一个包括固定相、顶空气相和液体

4、样品三相同时存在的萃取体系,萃取时目标化合物传递的动力学过程包括了从液相向顶空气相的迁移以及最终向涂层固定相的迁移,即萃取待测样品是一个样品在三相体系中都达到平衡的过程。（一）SPME技术 的工作原理膜保护萃取 膜保护萃取是使用一个选择性的膜隔离开涂层与样品，待测物可以通过选择性膜吸附到涂层上，而样品中高分子量的化合物不能通过，从而排除了基体的干扰。膜保护法对严重污染的水样及难挥发性化合物的萃取分析有一定优势。（二）SPME技术 的特点1.不用或少用溶剂，操作简便，易于自动化和与其他技术在线联用。2.与其他常用的富集技术相比,克服了传统的液-液萃取法需使用大量溶剂和样品、处理时间长、操作步骤多

5、的缺点。3.SPME与近年来新发展的样品前处理技术相比也具有独到之处,如:超临界流体萃取装置价格昂贵,不适于水样分析;以溶剂脱附的固相萃取法回收率低;热脱附的固相萃取法需要专用的加热装置,且固体吸附剂的孔隙易被堵塞。（一）萃取时间的影响 对挥发性有机物进行分析时，一般10min左右就可以到达到萃取平衡;而较复杂的基质或半挥发性有机物，其达到平稳所需时间会延长到30min60min。因此，可以根据实际操作目的对灵敏度的需求不同适当的缩短萃取时间，还需要严格控制萃取时间的一致性，以保证分析工作具有良好的重现性。（二）纤维表面固定相的影响 选用固定相时应当遵循相似相溶的原则，综合考虑和分析各组分在各

6、相中的极性、沸点和分配系数，以选取最适合分析组分的固定相。目前常用的涂层有聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酷(PA)。此外，还需要考虑石英纤维表面固定相的体积。（三）萃取温度的影响 适当的加热升高样品的温度，可加快分析物的扩散速度，使挥发性化合物更快到达顶空和萃取纤维的表面，缩短平衡时间。然而涂层的吸附过程一般是放热反应，过高的温度反而会使分配系数下降，直接导致检测的灵敏度下降。（四）无机盐效应与pH值的影响 在萃取前于样品中添加无机盐，使有机待测物溶解度降低而产生盐析，从而增加固定相对分析组分的吸附。一般情况下，添加无机盐的方法适用于顶空方式，对于侵入方式，无机盐的存在容易损坏萃取

7、纤维头。而且过高的盐浓度会增加体系的粘度，影响扩散的速度，会产生负效果；控制pH值的大小也可以改变有机物在水中的溶解度，pH值过高或过低都会 影响固定相涂层的使用寿命。（五）衍生化反应的作用 在固相微萃取中，无论是直接向试样中加入衍生剂，还是将衍生剂附着于石英纤维固定相涂层上，都能使衍生化反应得以产生。衍生化反应可应用于减小极性化合物的极性，增强被固定相吸附的能力。（六）搅拌基质的影响 搅拌基质有助于待测物分布均匀，增加基质的传递速度，更快的达到平衡分配，提高萃取效率。(一)在食品分析领域 可对饮料、酒，水果、蔬菜等中香味成分进行分析；对调味品中的防腐剂进行分析；对食品中农药兽药的残留进行分析

8、等。例：程劲松利用顶空固相微萃取结合毛细管气相色谱技术有效测定葡萄酒中的风味化合物，根据标样定性了30个葡萄酒风味组分。赵胜亭等用SPME-GC/MS 分析烟台富士苹果香气成分，共鉴定出50 种化合物，主要为酯类、酸类、和醛类等挥发性物质，其中酯类占总成分的50.15%，它们构成了烟台苹果特有的香气品质。（二）在环境监测中的应用 可应用于大气环境、水源环境和土壤环境的检测，主要针对样品中的各种有机污染物检测。例：袁丽华等采用固相微萃取发于GC/MS联用，测定了室内空气中的挥发性有机物。采样高度为1.2m,采样前将纤维头置于GC进样口（250 ）老化30min，解吸温度为150，解吸时间为40S

9、。研究分析发现：在办公室由于有吸烟者，尼古丁，取代笨，吡嗪类化合物较多。在新装修居室中共检出33种有机污染物，除了雪松醇等天热化合物外，还发现室内空气中有大量的二氯甲烷，乙苯，二甲基苯，邻苯二甲酸二丁酯等油漆中的成分。（三）药物分析中的应用 由于SPME的诸多优点，使其在药物分析方面发展迅速。例：杨再波等使用PDMS/DVB萃取头，利用GC-MS技术，从伸筋草中分离组分98个,鉴定伸筋草挥发油成分81个。王琦玮等在SPME-GC/MS法测定血浆中氯氮平的实验中,使用PDMS萃取头直接取样的方法检测人血浆中氯氮平的浓度,实验结果的灵敏度高、准确度好、操作简便,适用于氯氮平急性中毒案件的检测。（四

10、）固相微萃取技术在油气化探中的初步应用 相比于荧光、吸附丝等传统油气化探技术，固相微萃取技术能比较准确地定性、定量检测出C5 C15烃类组分，且样品前处理过程简单。例:袁子艳等用SPME-GCMS技术对四川盆地川中地区地表水及油田水进行了监测，证明根据钻井油田水SPME-GCMS谱图特征可以准确地判断钻井的油气属性。（五）在其它领域的应用 SPME在日用品有害物质的质量监测,纺织品中偶氮染料的测定，建材中甲醛的分析以及烟叶中有机酸含量的分析等各个方面都被广泛应用。（一）研制高选择性、高灵敏度、高稳定性的新涂层 1.新固定相涂层首先要对有机分子有较强的萃取富集能力,使分析物在涂层中有较快的扩散速度,能在较短时间内达到分配平衡,并在热解析时能迅速脱离固定相涂层。2.能耐高温耐酸碱，以扩大使用范围和使用寿命。3.研制和完善无机吸附质技术，使固相微萃取可检测无机物。因此萃取头涂层的性质、种类研究将是SPME的发展方向。（二）与其他仪器联用 SPME-GC联用是目前较成熟的技术之一（仅适用于分析挥发性、半挥发性物质），后继又发展了SPME-HPLC分离难挥发性的物质，若能于更多的分析仪器联用，将促使SPME应用于更多领域的分析。