5第五章痕量有机污染物分析的预处理技术-XXXX[兼容

第五章痕量有机污染物分析的预处理新技术第一节概述第二节衍生化技术第三节固相萃取第四节固相微萃取第五节超临界流体萃取第五节超临界流体萃取第六节微波萃取第七节低温吹扫捕集第七节低温吹扫捕集1第一节概述第一节概述目前，我国环境污染呈现的特征：以痕量有机污染痕量有机污染为主。传统分离富集方法：劳动强度大、操作步骤多、耗时长、重复性差，不适合痕量有机污染物预处理。重复性差，不适合痕量有机污染物预处理。高效、快速、自动化的样品制备技术与与处理技术成为需求和研究热点一、环境痕量有机污染物分析的特点、（贡献值极小，危害极大）TOC、COD（贡献值极小，危害极大）含量少：痕量、超痕量需要灵敏度高的方法需要灵敏度高的方法需要更有效的分离富集方法需要有效的预处理和保存样品的手段（防止样品变化和损失）2需要有效的预处理和保存样品的手段（防止样品变化和损失）二、环境痕量有机污染物的分析二、环境痕量有机污染物的分析∆（一）采样与制样∆（一）采样与制样∆（二）提取与富集∆（三）分级与净化按有机物的性质分级进一步分离∆（四）定性与定量∆（四）定性与定量3第二节衍生化技术衍生化技术的目的：衍生化技术的目的：通过化学反应，将难检测的目标组分定量地转化成衍生化技术的作用：挥发性太高或太低的痕量有机污染物转化为挥发度合适的衍生物热不稳定的有机污染物转化成热稳定的衍生物检测器无信号的有机污染物转化成响应强的衍生物检测器无信号的有机污染物转化成响应强的衍生物不易分离的组分转化成易于分离的衍生物4•柱前衍生化的条件柱前衍生化的条件–反应迅速、定量、重复性好反应选择性高，最好只和目标组分反应–反应选择性高，最好只和目标组分反应–反应产物只有一种–衍生化试剂方便易得5••气相色谱中常用的常用柱前衍生化方法气相色谱中常用的常用柱前衍生化方法烷基衍生化：降低极性烷基衍生化：降低极性HRR-O-RX-ROH-R硅烷化衍生化硅烷化衍生化::形成挥发性衍生物形成挥发性衍生物HXR-SiRR-HX-SiR33酯化衍生化酯化衍生化::降低极性，提高稳定性降低极性，提高稳定性OHRCOOCHOHCHRCOOH233催化剂酰化衍生化：降低极性，提高挥发性酰化衍生化：降低极性，提高挥发性••液相色谱中常用的柱前衍生化方法液相色谱中常用的柱前衍生化方法••液相色谱中常用的柱前衍生化方法液相色谱中常用的柱前衍生化方法紫外衍生化紫外衍生化荧光衍生化荧光衍生化6第三节固相萃取法固相萃取法第三节固相萃取法固相萃取法一、固相萃取（)原理（一）定义一、固相萃取（solidphaseextraction,SPE)原理（一）定义是由柱液相色谱技术和液-固萃取相结合发展起来的是由柱液相色谱技术和液-固萃取相结合发展起来的一种新萃取技术，它是一种填充固定相的短色谱柱，用以浓缩被测组分或除去干扰物质。7是一个柱色谱分离过程，原理与有相似之处（二）原理SPE是一个柱色谱分离过程，原理与HPLC有相似之处差异：差异：SPE的填料粒径（40μm）＞HPLC填料粒径（3-10μm）SPE柱效低，仅1050个塔板数固相萃取过程可分为吸附和洗脱两部分。SPE柱效低，仅10-50个塔板数固相萃取过程可分为吸附和洗脱两部分。吸附：待测液通过吸附剂时，被测组分由于与固定相作用力较强留在吸附剂上，并因吸附作用力的不同而彼此分离。基质较强留在吸附剂上，并因吸附作用力的不同而彼此分离。基质与其他组分与固定相作用力较弱而随水流出萃取柱（盘）洗脱：用一种或几种混合溶剂进行清洗，使杂质脱离萃取柱，洗脱：用一种或几种混合溶剂进行清洗，使杂质脱离萃取柱，最后用少量的溶液洗脱分析物。8SltiWhltEltiltSamplematrixWashsolventElutionsolventRetentionRinsingElution保留（加样）淋洗（除杂）洗脱9保留（加样）淋洗（除杂）洗脱（三）SPE的目的从样品中除去对后续分析有干扰的物质；从样品中除去对后续分析有干扰的物质；富集痕量组分变换样品溶剂，使之与分析方法匹配变换样品溶剂，使之与分析方法匹配原位衍生；样品脱盐便于样品储存和运输（四）固相萃取的特点（四）固相萃取的特点萃取过程简单快速，所需时间时间是液-液萃取的1/10。所需溶剂溶剂少，是液液萃取法的1/10。所需溶剂溶剂少，是液-液萃取法的1/10。克服了乳化乳化现象的发生，保证了样品中痕量目标物质的回收。萃取精度精度高，范围广，可应用于环境样品中多种痕量物质的检测。萃取精度精度高，范围广，可应用于环境样品中多种痕量物质的检测。效率效率高。可与GC-MS、HPLC-MS等技术联用。10二、固相萃取装置•固相萃取柱1-6mL容积16mL容积11•固相萃取盘（截面积比柱大10倍）盘状固相萃取剂可分为三大类：盘状固相萃取剂可分为三大类：（1）由聚四氟乙烯网络包含了化学键结合的硅胶或高聚物颗粒填料。与固相短柱相仿，用于萃取金属离子及各种有机物。料。与固相短柱相仿，用于萃取金属离子及各种有机物。（2）由聚氯乙烯网络包含了带离子交换基团或其他亲和基团的硅胶。主要用于富集生物大分子胶。主要用于富集生物大分子（3）衍生化膜。主要用于富集生物大分子。12三、固相萃取分类及方法（一）固相萃取的分类（一）固相萃取的分类（1）离线萃取和在线萃取离线萃取离线萃取是指萃取过程完成后再使用分析仪器进行测定；在在线萃取线萃取指萃取和分析同步完成。13全自动四通道固相萃取仪（2）正、反相和离子交换固相萃取（2）正、反相和离子交换固相萃取•正相萃取中，目标成分的极性官能团与吸附表面的极性官能团发生极性作用（氢键作用、偶极距的极性官能团发生极性作用（氢键作用、偶极距作用以及诱导作用），从而使溶解于非极性溶剂中的极性物质在吸附剂表面吸附、富集。的极性物质在吸附剂表面吸附、富集。•反相萃取中，目标成分的碳氢键与吸附表面官能团产生非极性作用（范德华力和色散力）,使得极性团产生非极性作用（范德华力和色散力）,使得极性溶剂中的非极性以及中等极性的物质在吸附剂表面吸附、富集。•离子交换固相萃取中，目标成分的带电基团同吸附剂表面的带电基团产生静电吸引，从而实现吸附分离。14SPE种类典型分析类型样品应用反相固相非极性物质如烷基、芳香血、尿药物监测、氨甲喋呤、脂溶性维生素、酚类物质多肽、胆固醇及代谢产物萃取如烷基、芳香族等血、尿酚类物质多肽、胆固醇及代谢产物极性基团物质VitD及代谢产物、碳水化合物、脂正相固相萃取极性基团物质如-OH,-NH4,-O,-S,-N等血清VitD及代谢产物、碳水化合物、脂类分离、酚类化合物阴离子交换酸性物质如羧酸、硫酸、磷有机酸、脂肪酸、维生素、胆汁酸、核苷酸、磷酸、抗生素、敌鼠强儿茶酚胺、嘌呤、嘧啶、喋呤、核离子交换萃取酸、硫酸、磷酸等阳离子交换碱性物质如胺血清、尿儿茶酚胺、嘌呤、嘧啶、喋呤、核苷酸、水溶性维生素、药代动力学碱性物质如胺、嘌呤、嘧啶、喋啶等15（二）固相萃取过程固相萃取操作包括柱预处理、加样、除去干扰杂质以及固相萃取操作包括柱预处理、加样、除去干扰杂质以及分析物的洗脱和收集四个步骤（1）柱预处理（活化、清洗、溶剂化）（1）柱预处理（活化、清洗、溶剂化）目的：除去填料中可能存在的杂质；使填料溶剂化。以反相C固相萃取柱为例，先使数毫升甲醇通过萃取以反相C18固相萃取柱为例，先使数毫升甲醇通过萃取柱，再用水或缓冲液顶替滞留在柱中的甲醇。（2）加样（2）加样加样时注意样品溶剂强度不宜过高。防止在清洗杂质时分析物受损失。（需要穿透试验）时分析物受损失。（需要穿透试验）（3）除去干扰杂质用中等强度的溶剂，将干扰组分洗脱下来，同时保持分析物仍留在柱上。16（4）分析物的洗脱和收集1718加样19提高重现性的方法使用适当内标物作参比加样量合适，不能穿透加样量合适，不能穿透选择合适洗脱液，防止待测物流失常用洗脱溶剂表5-1☼溶剂强度：洗脱某种溶质的能力☼溶剂强度：洗脱某种溶质的能力2021溶剂极性图己烷反相溶剂洗脱强度己烷异辛烷四氯化碳氯仿二氯甲烷四氢呋喃四氢呋喃乙醚乙酸乙酯丙酮丙酮乙腈异丙醇甲醇甲醇水正相溶剂洗脱强度22正相溶剂洗脱强度四、固相萃取吸附剂表5-2SPE使用的不同吸附剂及相关应用吸附剂分离机理洗脱溶剂分析物的性质环境分析中的应用芳烃、多环芳烃、多氯联苯、有机磷和键合了硅胶的C18和C8反相有机溶剂非极性和弱极性芳烃、多环芳烃、多氯联苯、有机磷和有机氯农药、烷基苯、多氯苯分、邻苯二甲酸酯、多氯苯胺、非极性除草剂、脂肪酸、氨基偶氮、氨基蒽醌脂肪酸、氨基偶氮、氨基蒽醌多孔苯乙烯-二乙烯基苯苯共聚物反相有机溶剂非极性到中等极性苯酚、氯代苯酚、苯胺、氯代苯胺、中等机型的除草剂（三嗪类、苯磺酰脲类、苯氧酸类）石墨碳反相有机溶剂非极性到相当极性醇、硝基苯酚、极性强的除草剂离子交换树离子交一定pH的水阴阳离子型有苯酚、次氮基三乙酸、苯胺和极性衍生离子交换树脂离子交换一定pH的水溶液阴阳离子型有机物苯酚、次氮基三乙酸、苯胺和极性衍生物、邻苯二甲酸类金属络合物吸附剂配体交换络合的水溶液金属络合物特性苯胺衍生物、氨基酸、2-巯基苯并咪挫、羧酸吸附剂换性羧酸23五、固相萃取的应用SPE为环境分析工作者提供了一种较为理想的预处理技术。20世纪80年代，在我国的松花江、黄浦江、太湖等水质分析中已广泛采用SPE技术测定卤代烃、含氯农药、氯苯、氯酚、苯胺、硝基物、多氯联苯、多环芳烃和肽酸酯等。在水样处理中使用盘形固相萃取装置，把1L水的处理时间缩短到10min。采样时现场萃取，极大地缩短了样品体积。且污染物吸附在固相介质上比放采样时现场萃取，极大地缩短了样品体积。且污染物吸附在固相介质上比放在冰箱的水样中更为稳定。在大气样品的预处理中，使用各种类型的吸附管、内装Tenax-GC、活性炭、分子筛、氧化铝、硅胶等吸附剂，可以萃取大气中的污染物。而且可以捕集气溶胶和飘尘。24水中多环芳烃（PAHS）的测定S使用6mL固相萃取柱，柱内填加500mgC18吸附剂，用5mL二氯甲烷活化再用甲醇水（5mL甲醇和5mL水）淋5mL二氯甲烷活化,再用甲醇-水（5mL甲醇和5mL水）淋洗液重复淋洗2次。加异丙醇到水样中（异丙醇含量），混合加2mL异丙醇到20mL水样中（10%异丙醇含量），混合后倒入固相萃取柱，流速不得大于10mL/min。用3mL甲醇-水（体积比=50:50）淋洗，抽真空30s，再将固相萃取柱在1000-1500r/min离心机上离心5min。用3mL二氯甲烷洗脱，收集洗脱液。将洗脱液在干燥氮气流下浓缩到50-200μL，浓缩时样品不要加热，以免造气流下浓缩到50200μL，浓缩时样品不要加热，以免造成小分子多环芳烃的丢失。加二氯甲烷至总体积为200μL，进样20μL，进行GC分析。25进样μ，进行分析。GC条件：柱30×0202柱DB-5,30m×0.25mmID:0.25μm载气：氮气线速度为35cm/s（65℃）程序升温：65℃停留1min后以25℃/min的升温速率升至140℃，然后以10℃/min的升温速率升至290℃，在至140℃，然后以10℃/min的升温速率升至290℃，在290℃停留25min。进样：275℃不分流进样，吹扫45s检测器：FID300℃尾吹氮气30ml/min检测器：FID300℃尾吹氮气30ml/min2627查资料：（1）多环芳烃是什么，来源于哪里？有什么危害？（2）检测方法有哪些？（查国内外的标准方法）28第四节固相微萃取法固相微萃取法（（SolidphasemicroextractionSPMESolidphasemicroextractionSPME））（（Solidphasemicroextraction,SPMESolidphasemicroextraction,SPME））一、装置的构造由萃取头（Fiber)和手柄（holder)组成；萃取头：涂在1cm长的熔融石英细丝表面的聚合物（一般为GC的固定液）构成。固定在不锈钢的活塞上。在