液相微萃取技术与色谱-课件.ppt

1、液相微萃取技术与色谱液相微萃取技术与色谱液相微萃取技术与色谱一概述二液相微萃取的模式三液相微萃取法的原理四液相微萃取的影响因素五液相微萃取与色谱联用六液相微萃取的发展前景1.简介 液相微萃取(liquid phase microextraction，LPME)是 20世纪90年代由Jeannot和Cantwell等最早报道的一种新型的样品前处理技术,其基本原理是目标分析物在样品与微升级的萃取溶剂之间达到分配平衡,从而实现溶质的微萃取。LPME克服了传统液液萃取技术繁琐、浪费、污染等缺点,具有消耗溶剂少(仅需L级),富集倍数大,萃取效率高,操作更简便,便于实现分析的自动化等优点。该技术是在液-液

2、萃取(Liquid-liquidextrac-tion,LLE)的基础上发展起来的,与液-液萃取相比,LPME可以提供与之相媲美的灵敏度,甚至更佳的富集效果,同时,该技术集采样、萃取和浓缩于一体,是一项环境友好的样品前处理新技术,特别适合于环境样品中痕量、超痕量污染物的测定。2.液相微萃取的特点有机溶剂用量小，一般为几到几十微升，污染少 集目标物的萃取、纯化、浓缩于一步，操作简单，劳动强度小无需特殊设备，成本低通过调节萃取用溶剂的极性或者酸碱性，可实现选择性萃取，可减少基质干扰二、液相微萃取的模式1、单滴液相萃取直接利用悬挂在色谱微量进样器针头或Teflon棒端的有机溶剂对溶液中的分析物直接进

3、行萃取的方法,叫做单滴液相微萃取法。1.微量进样器;2.样品溶液3.有机溶剂4.搅拌子5.搅拌器2、多孔中空纤维为载体的液相微萃取 由于悬在微量进样器针头上的有机液滴在搅拌时易脱落，1999年Bjergaard提出了以多孔中空纤维为载体的液相微萃取（hollow fiber-based liquid-phase microextraction,HF-LPME）技术。即以多孔的中空纤维为微萃取剂的载体。它集采样、萃取和浓缩于一体,具有成本低、装置简单、易与GC、HPLC、毛细管电泳(CE)联用等优点;同时由于微萃取是在多孔的中空纤维腔中进行,并不与样品溶液直接接触,从而避免了悬滴萃取中溶剂容易损

4、失的缺点;而且由于大分子、杂质等不能进入纤维孔,此外还具备固相微萃取，液滴微萃取不具备的净化功能；纤维是一次性使用的,避免了固相微萃取中可能存在的交叉污染问题。3、分散液相微萃取基于目标分析物在样品溶液和小体积的萃取剂之间平衡分配的过程。在DLLME操作过程中(见图1),首先向样品溶液中加入萃取剂和分散剂,然后振荡混合至形成乳浊液,在离心分层后用微量进样器取出萃取剂直接进样分析。分散液相微萃取顶空液相微萃取（headspaceliquid phase microextraction,HS-LPME)是将有机溶剂悬于微量进样针头或置于待测溶液上方，分离富集分析物。这种方法适用于分析物容易进入样品

5、上方空间的挥发性或半挥发性有机化合物。4.顶空液相微萃取 在顶空液相微萃取中包含3相(有机溶剂、液上空间、样品),分析物在3相中的化学势是推动分析物从样品进入有机液滴的驱动力,可以通过不断搅拌样品产生连续的新表面来增强这种驱动力。挥发性化合物在液上空间的传质速度非常快,这是因为在气相中,分析物具有较大的扩散系数,且挥发性化合物从水中到液上空间再到有机溶剂比从水中直接进入有机溶剂的传质速度快得多,所以对于水中的挥发性有机物,顶空液相微萃取法比直接液相微萃取法更快捷。三.液相微萃取法的原理液相微萃取是一个基于分析物在样品及小体积的有机溶剂(或受体)之间平衡分配的过程。对于直接液相微萃取体系,当系统

6、达到平衡时,有机溶剂中萃取到的分析物的量由下式计算确定：n=K*VdC0Vs/(K*Vd+Vs)(1)其中n为有机溶剂萃取到的分析物的量;C0 为分析物的初始浓度;K为分析物在有机液滴与样品之间的分配系数;Vd、Vs 分别为有机液滴和样品的体积。对于液相微萃取/后萃取体系,当体系达到平衡后受体中分析物的萃取量n可按下式计算:n=Ka/dVaC0Vd/(Ka/dVa+Korg/dVorg+Vd)(2)Vd、Va和Vorg分别为给体(样品)、受体和有机溶剂的体积;Ka/d为分析物在受体与给体之间的分配系数;Korg/d为分析物在有机溶剂和给体之间的分配系数。对于顶空液相微萃取体系,当体系达到平衡后

7、液滴中分析物的萃取量n可按下式计算:n=KodwVdC0Vs/(KodwVd+KhsVh+Vs)(3)其中Khs为分析物在顶空与样品之间的分配系数;Vh 为样品的顶空的体积。从(1)、(2)和(3)式中可以看出,平衡时有机溶剂(或受体)中所萃取到的分析物的量与样品的初始浓度呈线性关系。四.影响萃取效率的因素41萃取溶剂 对于基于多孔中空纤维的液相微萃取技术，有机溶剂的选择至关重要。所选用的有机溶剂不仅要与纤维有良好的亲和力(能稳定存在于多孔孔隙中)、不溶于水、挥发性低以及有适当的粘度(防止因扩散而损失)，而且对分析物要有合适的溶解度，保证分析物既能从样品溶液中被萃取，又能被接收相反萃取。常用的

8、萃取溶剂 有1一辛醇、正己基醚、二己醚、甲苯及乙酸乙酯，也有使用混合溶剂和离子液体的报道。42 pH的选择 对两相LPME，分配系数Ka 的大小是决定回收率的关键因素。研究表明，两相两相LPMELPME只适用于亲脂性高或中等的分析物只适用于亲脂性高或中等的分析物(Xa,500)(Xa,500)，对于高度亲水的中性分析物，是不适用的。对于酸、碱性分 析物，可通过控制溶液的pH值(使分析物以非离子化状态存在)来提高分配系数。对亲水性较强的带电荷物质可利用载体转运三相模式，但这方面的报道目前还很少，有待深入研究。43萃取时间和搅拌速率 萃取是一个平衡过程，萃取效率与时间长短有关。为获得较高的回收率，

9、可适当延长萃取时间；但是时间不能太长，否则中空纤维壁孔中的有机相会有损失，萃取效率反而降低。所以要严格控制萃取时间，既保证萃取效率最大，又能得到好的实验重现性。LPME的萃取时间一般为3060 min。此外通过 快速搅拌或振动可增加扩散系数，提高萃取速度和回收率，但搅拌速度也不能太高，否则易产生气泡并 吸附在中空纤维表面，并会促进溶剂的挥发，降低萃取效率。由于振动可影响整个溶液体系，而搅拌只影响样品溶液，所以振动的效果比搅拌更好。44盐效应 盐效应是有机萃取中提高萃取率的常用的方法。但对于HFLI ME的研究表明，在样品溶液中加 入盐对不同分析物萃取效率的影响各不相同，有的提高，有的无明显变化

10、，有的甚至降低 。45温度及其它因数 升温可提高分析物的扩散速度，但也会加快有机溶剂的挥发，故需综合考虑。此外，样品的粘度、基质种类等也会影响萃取速度和回收率。对于动态HFLPME还需优化微进样器塞的移动速度，停留时 间和萃取循环次数等参数。五液相微萃取与色谱联用双酚A(BPA)、辛基酚(OP)、壬基酚(NP)和对特辛基酚(POP)等酚类环境污染物是典型的内分泌干扰物,极微量就能严重干扰人的内分泌功能,对人类健康和生态环境构成巨大威胁。因此建立该类毒物快速灵敏的检测方法在环境分析和食品分析领域具有重要意义 水中酚类化合物的提取方法常用液液萃取法(LLE)4和固相萃取法(SPE)5,6,但存在萃

11、取率低、有机溶剂消耗大、操作繁琐等缺点。自2006年Assadi等7首次报道分散液液微萃取(dispersive liquid-liquid microextraction,DLLME)以来,因其所需萃取溶剂量少、萃取速度快、萃取效率和富集倍数高、操作简便和环境友好等优点,已逐渐成为一种极具潜力的分离富集技术8,DLLME已被应用于多种酚类化合物的萃取9,10。本研究的目标是通过DLLME和荧光衍生化的有效结合,实现室温下小体积环境水样中4种酚类污染物的快速、简便、高效萃取,为环境分析工作提供有效途径。由于在酸性条件下酚类化合物才完全以分子形式存在,有利于有机溶剂萃取,因此本研究用稀盐酸将水样

12、pH调至4.0再进行萃取。以HPLC-FLD测定的峰面积为参照,用同一份加标水样对比优化DLLME参数。衍生化反应（）衍生试剂用量、（）缓冲液用量、（）衍生时间、（）衍生温度对种酚衍生物峰面积的影响衍生试剂用量为倍于分析物的物质的量（图）缓冲溶液（图）、作为最佳条件在在DLLMEDLLME中中,萃取剂和分散剂的种类及用量是影萃取剂和分散剂的种类及用量是影响萃取效率的重要因素。对响萃取效率的重要因素。对4 4种萃取剂种萃取剂(二氯甲二氯甲烷、氯仿、四氯化碳和辛醇烷、氯仿、四氯化碳和辛醇)和和4 4种分散剂种分散剂(乙乙腈、甲醇、乙醇和丙酮腈、甲醇、乙醇和丙酮)分别组合考察。结果分别组合考察。结果

13、发现发现,氯仿与乙腈组合时氯仿与乙腈组合时,不但能够形成稳定的不但能够形成稳定的两相两相,而且而且HPLCHPLC响应值最高响应值最高,干扰物少干扰物少,且回收且回收率稳定。率稳定。因此实验选定氯仿作为萃取剂因此实验选定氯仿作为萃取剂,乙腈作为分散乙腈作为分散剂。考察了萃取剂和分散剂的用量，发现萃取剂。考察了萃取剂和分散剂的用量，发现萃取剂氯仿用量为剂氯仿用量为70 L(70 L(图图3a)3a)、分散剂乙腈用、分散剂乙腈用量为量为400 L(400 L(图图3b)3b)时时,萃取效率最高。为建萃取效率最高。为建立快速微萃取方法立快速微萃取方法,在上述最佳条件下优化了在上述最佳条件下优化了萃取

14、时间萃取时间,发现在漩涡混匀器上剧烈振荡发现在漩涡混匀器上剧烈振荡3 min3 min即可获得最高的即可获得最高的HPLCHPLC响应值。响应值。采用上述最优化条件进行一次DLLME后,完全吸取下层有机相,再对该水样进行一次DLLME提取并衍生化后进行HPLC-FLD测定,未见4种酚被检出。该结果表明所建立的DLLME条件对酚类污染物的萃取率高。利用 技术与高灵敏荧光衍生化相结合的策略建立了种酚类污染物的 测定方法。该方法具有操作简便、高灵敏、快速、准确、环境友好等特点，且具有一定的实用性。检测结果显示，工业废水、生活废水中含有一定量的酚类内分泌干扰物，需进行水处理和监控，以减少对生态系统和饮用水的污染。