spe固相萃取儀裝置新技術在水質分析中的應用

一、引言
    目前用于試樣預處理的方法很多，如液液萃取，氣液萃取，膜萃取，固相萃取等，但都是各有長處及存在一定缺點，只能適用于一定的范圍。1990年Pawliszyn［1］等提出了新的固相萃取技術--固相微萃取(solid-phase-microextraction,SPME)。它是一種基于氣固吸附（吸收）和液固吸附（吸收）平衡的富集方法，利用分析物活性固體表面（熔融石英纖維表面的涂層）有一定的吸附（吸收）親合力而達到被分離富集的目的。自1994年SPME裝置商品化以來，該技術取得了較快的發展，除了主要與氣相色譜(GC)聯用外，還可與液相色譜（HPLC）、毛細管電泳（CE）以及紫外分光光度（UV）等多種分離分析技術聯用。SPME已開始用于分析水、土壤、空氣等環境樣品，以及、尿等生物樣品和食品、藥物等各個方面。本文將對它特點和萃取方法的建立，以及與GC、HPLC技術的聯用，以及在水質分析中的應用作一簡要介紹。
    二、固相微萃取（SPME）特點
    SPME裝置是在一支長約1cm的熔融石英纖維上涂敷一層厚度為30～100μm高聚物固定相，如聚丙烯酸酯。纖維與形如注射器裝置的不銹鋼柱塞相連，收縮在不銹鋼針頭當中。從針頭中抵出纖維并與試樣溶液或頂空接觸，使分析物被吸附而分配到涂敷層內。富集在針頭上的分析物，在氣相色譜儀進樣口通過熱解吸到色譜柱中。在HPLC的情況下，籍助SPME-HPLC的接口將吸附在纖維上的分析物傳送至分析柱。SPME的特點是集取樣、萃取、富集、進樣于一體，一般的試樣預處理方法只能完成其中的一、二步，而SPME根據自身的特點，集多步為一體，簡化了試樣預處理過程。SPME易于操作，是試樣和涂層直接作用，幾乎不消耗溶劑，降低了成本，保護了色譜柱，SPME的速度取決于分析物分配平衡所需的時間，一般在2～30分鐘內即可達到平衡。該技術適用于微量或痕量組分的富集。
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   三、聯用技術
    1.SPME-GC
    SPME裝置可在氣相色譜儀的進樣口直接進樣，不存在接口問題，因此SPME-GC是zui早發展、較為完善、廣泛應用的聯用技術，現在還在不斷的改進中。在與GC聯用情況下，SPME裝置直接插入色譜儀進樣口，被吸附在石英纖維固定相上的分析物在汽化室200～300℃下熱脫附。然而對于一些分子量很大的化合物，如芘，熱脫附很困難。Conte［2］等提出了一種用金屬絲代替石英纖維的裝置，用在金屬絲兩端通電的方法，解決了這一問題。
    2.SPME-HPLC
    隨著SPME技術的發展，SPME-HPLC聯用成為發展的方向之一。與SPME-GC的情況不同，和HPLC聯用時，需要一個接口，實現分析物的解吸。Chen［3］等提出了一種SPME-HPLC接口，接口為T形三通，其中兩口代替定量管(loop)與六通閥相連。第三口為SPME纖維入口。在進樣位置，流動相與六通閥連接的一口進入洗脫腔，洗脫纖維上富集的分析物，由另一口流出進入分析柱。在裝樣位置，SPME纖維入口則無壓力存在，柱塞可插進拔出，為下一次進樣準備。他們分別用恒組分和梯度洗脫分離了水中的多環芳烴。
    為了SPME自動化，1997年Eisert和Pawliszyn［4］提出了一種自動進樣的SPME-HPLC聯用裝置--管內SPME-HPLC。位于HPLC自動進樣閥和取樣針之間的是一根涂有SPME固定相層的GC石英毛細管。當處于進樣位置時，經針頭吸入樣品溶液，使分析物分配到石英管壁的固定相上。切換到裝樣位置時，吸入溶劑，將被吸附的組分轉移到樣品管中。在切換到進樣位置，樣品管內的溶液隨流動相進入分析柱，進行色譜分析。這個裝置的特點是自動進樣，避免了手工操作。雖然洗脫富集的組分時引入了溶劑，但由于解脫和進樣分開，避免了峰擴寬。此裝置成功地分析了水樣中6個苯脲殺蟲劑。
    Daimon［5］等還提出一種改進的SPME-HPLC接口。在解脫時，用電加熱石英纖維的導管，增加解脫率。
商品化的SPME-HPLC接口，與Chen［3］等的設計基本相似。所有與SPME纖維或流動相接觸的表面都是不銹鋼或高聚物材料制成。六通閥處于裝樣位置時，SPME纖維在常壓下導入解脫室，纖維由一個雙錐形墊圈密封定位，再用一個夾子鎖定。富集在纖維上的分析物可隨流動相的通過被解吸（動態解脫）或在選定的溶劑中浸泡一定的時間再進入色譜柱（靜態解吸）。
    四、在水質分析中的應用［6］
    我國南方地區主要采用湖水、河水等地表水作為飲用水的水源水，每當夏季來臨，由于氣溫較高，雨水充足，原水中藻類的生長繁殖迅速，導致飲用水中有令人不愉快的泥腥味道，這種味道已成為影響水質的重要因素而受到重視。此前，人們在使用自來水時經常聞到這種氣味，但是不知道是哪種物質引起這種氣味，在描述水質有異味時，只能以感官感覺為依據，zui近在分析工作者的努力下有關水中泥腥味道的產生機理和檢測方法研究獲得了巨大的進展，據文獻報道，飲用水的泥腥味主要由藍綠藻生長過程中產生的副產物土味素(Geos分鐘)和二甲基異冰片(2-methylisoborneol,簡稱2-MIB)等所引起的。
    對于水體中痕量土味素和二甲基異冰片的測定，一般采用閉環捕集法富集，氣相色譜或氣質聯用法檢測。但傳統的閉環捕集法步驟繁瑣，耗時且勞動強度大。固相微萃取法（SPME）是二十世紀九十年代建立起來的新興的分析樣品前處理技術，因為其具有設備簡單，不使用溶劑，操作時間短，樣品用量少，重現性好，靈敏度高等許多優點，受到分析工作者的歡迎。

spe固相萃取儀裝置新技術在水質分析中的應用參考資料：杭州聚同電子有限公司  

固相萃取儀器裝置的優點介紹

一、固相萃取概念及基本原理：

固相萃取儀是從八十年代中期開始發展起來的一項樣品前處理技術。由液固萃取和液相色譜技術相結合發展而來。固相萃取儀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或加熱解吸附,達到分離和富集目標化合物的目的（即樣品的分離，凈化和富集），目的在于降低樣品基質干擾，提高檢測靈敏度，其應用于各類食品安全檢測、農產品殘留監控、、環境保護、商品檢驗、自來水及化工生產實驗室。

固相萃取的基本原理和方法：

固相萃取技術基于液-固相色譜理論，采用選擇性吸附、選擇性洗脫的方式對樣品進行富集、分離、純化，是一種包括液相和固相的物理萃取過程；也可以將其近似的看作一種簡單的色譜過程。

固相萃取是利用選擇性吸附與選擇性洗脫的液相色譜法分離原理。較常用的方法是使液體樣品通過一吸附劑，保留其中被測物質，再選用適當強度溶劑沖去雜質，然后用少量良溶劑洗脫被測物質，從而達到快速分離凈化與濃縮的目的。也可選擇性吸附干擾雜質，而讓被測物質流出；或同時吸附雜質和被測物質，再使用合適的溶劑選擇性洗脫被測物質。

二、固相萃取方法的優點：

固相萃取儀具有*的優勢：

優點：無需特殊裝置和材料

優點：操作簡單，無需特殊裝置

優點：

1.集樣品富集及凈化與一身，提高檢測靈敏度的*方法

2.比液液萃取更快，節省溶劑

3.可自動化批量處理

4.重現性好

三、固相萃取裝置及基本操作步驟：

1.固相萃取柱

（1）SPE小柱

關于固相萃取小柱：

a.常見的固相萃取柱分為三部分：聚丙烯柱管，多孔聚丙烯篩板（20μm）和填料（多為40-60μm，80-100μm）

b.常見規格：100mg/1ml,200mg/3ml,500mg/3ml,1g/6ml等。以100mg/1ml為例，其中100mg

為填料的質量，1ml是空柱管的體積。

c.一次性使用：為避免交叉污染，保證檢測可靠性，SPE小柱通常是一次性使用的。

2.固相萃取裝置

（1）真空SPE裝置組成：玻璃缸，真空壓力表，真空泵，真空緩沖瓶，收集管架，小柱連接頭，大體積取樣器，12位或24位防交叉污染裝置。

a、標配StopCock閥，控制流速

b、試管架高度可調，滿足不同體積需要

c、壓力表放空閥側面設計，使用方便

d、設計緊湊、經久耐用、性價比高

3.基本操作步驟

針對填料保留機理的不同（填料保留目標化合物或保留雜質），操作稍有不同。

1）填料保留目標化合物

固相萃取操作一般有四步：

活化——除去柱子內的雜質并創造一定的溶劑環境。

上樣——將樣品用一定的溶劑溶解，轉移入柱并使組分保留在柱上。

淋洗——zui大程度除去干擾物。

洗脫——用小體積的溶劑將被測物質洗脫下來并收集。

2）填料保留雜質

固相萃取儀操作一般有三步：

活化——除去柱子內的雜質并創造一定的溶劑環境。

上樣——將樣品轉移入柱，此時大部分目標化合物會隨樣品基液流出，雜質被保留在柱上。故此步驟要開始收集。

洗脫——用小體積的溶劑將組分淋洗下來并收集。合并收集液。

參考資料：杭州聚同電子有限公司