固相微萃取

固相萃取和固相微萃取一、概述固相萃取（SPE）和固相微萃取（SPME）是两种常见的样品前处理技术，它们可以用于分离和富集目标化合物。

SPE通常用于大样品量的分析，而SPME则适用于小样品量的分析。

二、固相萃取1. 原理固相萃取是一种样品前处理技术，通过将目标化合物从复杂的混合物中吸附到特定的固相材料上，然后再用洗脱剂将其洗脱出来。

这种技术可以有效地去除其他干扰物质，并提高目标化合物的浓度。

2. 步骤（1）选择适当的固相材料；（2）将样品加入到固相柱中；（3）用洗脱剂洗脱目标化合物；（4）将洗脱液收集并进行进一步分析。

3. 固相材料常见的固相材料包括C18、C8、Silica gel等。

不同的固相材料具有不同的亲水性和疏水性，因此可以选择适当的材料来富集不同类型的化合物。

4. 应用领域SPE广泛应用于环境、食品、药物等领域的样品前处理中。

例如，可以用SPE技术来富集水中的有机污染物、食品中的农药残留等。

三、固相微萃取1. 原理固相微萃取是一种无机溶剂的萃取技术，通过将特定的固相材料包裹在针头上，然后将其插入样品中进行吸附和富集目标化合物。

这种技术可以有效地去除其他干扰物质，并提高目标化合物的浓度。

2. 步骤（1）选择适当的固相材料；（2）将固相材料包裹在针头上；（3）将针头插入样品中进行吸附和富集目标化合物；（4）用洗脱剂洗脱目标化合物；（5）将洗脱液收集并进行进一步分析。

3. 固相材料常见的固相材料包括PDMS、CAR等。

不同的固相材料具有不同的亲水性和疏水性，因此可以选择适当的材料来富集不同类型的化合物。

4. 应用领域SPME广泛应用于环境、食品、药物等领域的样品前处理中。

例如，可以用SPME技术来富集水中的有机污染物、食品中的农药残留等。

四、比较1. 样品量SPE适用于大样品量的分析，而SPME则适用于小样品量的分析。

2. 富集效率SPE和SPME都可以有效地去除其他干扰物质，并提高目标化合物的浓度。

一：概述固相微萃取(Solid Phase Microextraction, SPME)是九十年代兴起并迅速发展的新型的、环境友好的样品前处理技术，无需有机溶剂，操作也很简便。

该技术使用的是一支携带方便的萃取器，适于室内使用和野外的现场取样分析，也易于进行自动操作。

这对样品数量多、操作周期短的常规分析极为重要，不仅省时省力，而且对提高方法的准确度和重现性有重要意义。

该技术在一个简单过程中同时完成了取样、萃取和富集，是对液体样品中痕量有机污染物萃取方面的重要贡献。

SPME基本原理SPME方法包括吸附和解吸两步。

吸附过程中待测物在样品及石英纤维萃取头外涂渍的固定相液膜中平衡分配，遵循相似相溶原理。

这一步主要是物理吸附过程，可快速达到平衡。

如果使用液态聚合物涂层，当单组分单相体系达到平衡时，涂层上吸附的待测物的量与样品中待测物浓度线性相关。

解吸过程随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进行热解吸，而对于液相色谱（LC），则是通过溶剂进行洗脱。

SPME有两种萃取方式，一种是将萃取纤维直接暴露在样品中的直接萃取法，适于分析气体样品和洁净水样中的有机化合物。

另一种是将纤维暴露于样品顶空中的顶空萃取法，广泛适用于废水、油脂、高分子量腐殖酸及固体样品中挥发、半挥发性的有机化合物的分析。

SPME技术评价和应用研究SPME萃取待测物后可与气相色谱、液相色谱联用进行分离。

使用的检测器可以是质谱（MS）、氢火焰离子化检测器（FID）、火焰光度检测器（FPD）、电子捕获检测器（ECD）、原子发射光谱检测器（AED）等，方法的最低检测限可达 ng 甚至 pg 水平。

对水中长链的有机脂肪酸也可达到1×10-12g。

根据样品体积、待测物种类和性质以及涂层厚度的不同，一次萃取操作的提取水平，对于血样中的有机磷农药为0.03%-10. 6%, 而对于BTEX类化合物（苯、甲苯、乙基苯，二甲苯），提取水平在1%-20%之间。

固相微萃取固相微萃取（Solid－Phase Microextraction，SPME）是在固相萃取基础上发展起来的，保留了其所有的优点，摒弃了其需要柱填充物和使用溶剂进行解吸的弊病，它只要一支类似进样器的固相微萃取装置即可完成全部前处理和进样工作。

该装置针头内有一伸缩杆，上连有一根熔融石英纤维，其表面涂有色谱固定相，一般情况下熔融石英纤维隐藏于针头内，需要时可推动进样器推杆使石英纤维从针头内伸出。

分析时先将试样放入带隔膜塞的固相微萃取专用容器中，如需要同时加入无机盐、衍生剂或对pH值进行调节，还可加热或磁力转子搅拌。

固相微萃取分为两步，第一步是萃取，将针头插入试样容器中，推出石英纤维对试样中的分析组分进行萃取；第二步是在进样过程中将针头插入色谱进样器，推出石英纤维中完成解吸、色谱分析等步骤。

固相微萃取的萃取方式有两种：一种是石英纤维直接插入试样中进行萃取，适用于气体与液体中的分析组分；另一种是顶空萃取，适用于所有基质的试样中挥发性、半挥发性分析组分。

1．原理固相微萃取主要针对有机物进行分析，根据有机物与溶剂之间“相似者相溶”的原则，利用石英纤维表面的色谱固定相对分析组分的吸附作用，将组分从试样基质中萃取出来，并逐渐富集，完成试样前处理过程。

在进样过程中，利用气相色谱进样器的高温，液相色谱、毛细管电泳的流动相将吸附的组分从固定相中解吸下来，由色谱仪进行分析。

2．固相微萃取技术条件的选择2.1.萃取效果影响因素的选择2.1.1.纤维表面固定相选用何种固定相应当综合考虑分析组分在各相中的分配系数、极性与沸点，根据“相似者相溶”的原则，选取最适合分析组分的固定相。

还需考虑石英纤维表面固定相的体积，即石英纤维长度和涂层膜厚，如非特殊定做，一般石英纤维长度为1 cm，膜的厚度通常在10～100 mm之间，小分子或挥发性物质常用厚膜，大分子或半挥发性物质常用薄膜，综合考虑试样的挥发性还可选择中等厚度。

具体选择可以查阅有关文献并需要结合试样情况进行摸索。

固相微萃取法固相微萃取法是一种新型的样品前处理技术，它将传统的液液萃取方法简化为一步操作，具有操作简便、时间短、灵敏度高、选择性好等优点。

本文将从以下几个方面详细介绍固相微萃取法。

一、固相微萃取法的基本原理固相微萃取法是利用固定在小柱或膜上的吸附剂对样品中的目标物进行富集和分离。

其基本原理是，将样品溶解于适当的溶剂中，通过注射器或自动进样器将样品进入吸附柱或吸附膜中，在适当条件下使目标物质被吸附在柱或膜上，然后用洗脱剂将目标物质洗出，并进行分析。

二、固相微萃取法的优点1. 操作简便：只需将样品加入到吸附柱或膜中即可完成富集和分离过程，省去了传统液液萃取方法复杂的步骤。

2. 时间短：整个富集和分离过程只需几分钟至几十分钟不等。

3. 灵敏度高：由于富集的目标物质被高度净化和富集，所以检测灵敏度得到大幅提高。

4. 选择性好：通过选择不同的吸附剂，可以实现对不同化合物的选择性富集和分离。

5. 可靠性高：固相微萃取法不受样品矩阵的影响，因此在复杂矩阵中也能实现目标物质的富集和分离。

三、固相微萃取法的应用1. 环境监测：固相微萃取法可用于水、土壤、空气等环境样品中有机污染物的富集和分离。

2. 食品安全：固相微萃取法可用于食品中农药、兽药、食品添加剂等有害物质的检测。

3. 药物分析：固相微萃取法可用于药物血浆、尿液等生物样品中药物代谢产物的富集和分离。

4. 化学分析：固相微萃取法可用于化学反应体系中产生的有机产物或催化剂残留等有害成分的富集和分离。

四、固相微萃取法与其他技术的比较1. 与传统液液萃取法相比，固相微萃取法操作简便、时间短、灵敏度高、选择性好。

2. 与固相萃取法相比，固相微萃取法使用的吸附剂量更少，富集时间更短，且不需要使用大量有机溶剂。

3. 与固相微萃取法相比，固相微萃取-气相色谱/质谱联用技术具有更高的灵敏度和更好的分离效果。

五、总结固相微萃取法作为一种新型的样品前处理技术，在环境监测、食品安全、药物分析、化学分析等领域得到了广泛应用。

固相微萃取原理及使用固相微萃取（SPME，Solid-Phase Microextraction）是一种新型的样品前处理技术，通过固定在纤维上的固相吸附剂从气态、液态或固态样品中萃取目标分析物，并将其直接转移到气相色谱仪（GC）或液相色谱仪（LC）进行定性和定量分析。

固相微萃取的原理基于固相吸附剂对目标分析物的亲合性。

通常使用的固相吸附剂是聚二甲基硅氧烷（PDMS）或其他官能化的聚合物。

PDMS 纤维富含非极性表面，能够吸附疏水性的目标分析物。

在样品中，目标分析物与固相吸附剂表面发生吸附作用，达到平衡后，可以将纤维直接放入分析仪器进行进一步分析。

固相微萃取的使用步骤包括样品处理、纤维曝气和分析步骤。

样品处理通常涉及样品的预处理，如溶解、稀释、搅拌等，以便将目标分析物从样品基质中释放出来。

然后将固相吸附剂纤维插入样品中，使其与目标分析物接触，并允许吸附达到平衡。

曝气步骤是将纤维暴露在空气或惰性气体中，以去除吸附在纤维上的水分和挥发性杂质。

最后，将纤维放入色谱仪进行分析。

固相微萃取的优点包括简便、快速、高效、灵敏、环境友好以及无需有机溶剂等。

相比于传统的样品前处理方法，如液-液萃取和固相萃取，固相微萃取不需要大量的溶剂、操作步骤和设备，大大简化了样品前处理的流程。

此外，由于固相微萃取仅使用微量吸附剂，其分析结果更具可重复性和可比性。

同时，固相微萃取可以在不破坏或减少样品中目标分析物含量的情况下实现富集，避免了样品基质对分析结果的干扰。

固相微萃取在环境、食品、生物、医药等领域中得到了广泛应用。

例如，可以用于食品和饮料中残留农药和有害物质的分析，环境水样中的挥发性有机物的监测，空气中的挥发性有机物的测定，以及生物样品中药物或代谢物的分析等。

此外，固相微萃取还可以与其他技术结合，如气相色谱质谱联用、高效液相色谱质谱联用等，以实现更高的分析灵敏度和选择性。

总之，固相微萃取是一种新颖的样品前处理技术，具有简便、高效、灵敏且环境友好的特点，被广泛应用于各种样品的分析和监测，并为分析化学领域带来了极大的便利。

8．1．4．1 固相微萃取的原理固相微萃取(solid—phase microextraction，SPME)技术是20世纪90年代初期兴起的一项样品前处理与富集技术，它最先由加拿大Waterloo大学Pawliszyn教授的研究小组于1989年首次研制成功，属于非溶剂型选择性萃取法，是一种集采样、萃取、浓缩、进样于一体的分析技术。

SPME装置略似进样器，在特制注射器筒内的不锈钢细管顶端分别连接一根穿透针和纤维固定针，针头上连接一根熔融石英纤维，上面涂布一层多聚物固定相，注射器的柱塞控制纤维的进退。

当纤维暴露在样品中时，涂层可从液态／气态基质中吸附萃取待测物，经过一段时间后，已富集了待测物的纤维可直接转移到仪器(通常是气相色谱仪，即SPME—GC) 中，通过一定的方式解吸附，然后进行分离分析。

典型的SPME装置如图8一12所示。

SPME熔融石英纤维涂布固定相与样品或其顶空充分接触，待测物在两相间分配达到平衡后，两相中待测物浓度关系如下式：N。

一KⅥV。

C。

／(KU+V。

) (8—2)式中，N。

为固定相中待测物的分子数；K为两相间待测物的分配系数；V。

为固定液体积；U为样品体积；c。

为样品中待测物浓度。

因为U》V。

，故式(8—2)可简化为：N。

=Ku％(8-3)由式(8-3)可知，固定液吸附待测物分子数与样品中待测物浓度呈线性关系，即样品中待测物浓度越高，SPME吸附萃取的分子数越多。

当样品中待测物浓度一定时，萃取分子数主要取决于固定液体积和分配系数。

同时，方法的灵敏度和线性范围的大小也取决于这两个参数。

固定液厚度越大(即y。

越大)，萃取选择性越高(K越大)，则方法的灵敏度越高。

由此可见，选择合适的固定液对于萃取结果是很重要的。

目前，SPME装置已实现商品化。

该装置主要由两部分组成：一部分是作为支撑用的微量注射器底座；另一部分是类似于注射针头形状的熔融石英纤维，其半径一般为15mm，上面涂布着固定体积(／g度为10～100ttm)的聚合物固定液。

8．1．4．1 固相微萃取的原理固相微萃取(solid—phase microextraction，SPME)技术是20世纪90年代初期兴起的一项样品前处理与富集技术，它最先由加拿大Waterloo大学Pawliszyn教授的研究小组于1989年首次研制成功，属于非溶剂型选择性萃取法，是一种集采样、萃取、浓缩、进样于一体的分析技术。

SPME装置略似进样器，在特制注射器筒内的不锈钢细管顶端分别连接一根穿透针和纤维固定针，针头上连接一根熔融石英纤维，上面涂布一层多聚物固定相，注射器的柱塞控制纤维的进退。

当纤维暴露在样品中时，涂层可从液态／气态基质中吸附萃取待测物，经过一段时间后，已富集了待测物的纤维可直接转移到仪器(通常是气相色谱仪，即SPME—GC)中，通过一定的方式解吸附，然后进行分离分析。

典型的SPME装置如图8一12所示。

SPME熔融石英纤维涂布固定相与样品或其顶空充分接触，待测物在两相间分配达到平衡后，两相中待测物浓度关系如下式：N。

一KⅥV。

C。

／(KU+V。

) (8—2)式中，N。

为固定相中待测物的分子数；K为两相间待测物的分配系数；V。

为固定液体积；U为样品体积；c。

为样品中待测物浓度。

因为U》V。

，故式(8—2)可简化为：N。

=Ku％(8-3)由式(8-3)可知，固定液吸附待测物分子数与样品中待测物浓度呈线性关系，即样品中待测物浓度越高，SPME吸附萃取的分子数越多。

当样品中待测物浓度一定时，萃取分子数主要取决于固定液体积和分配系数。

同时，方法的灵敏度和线性范围的大小也取决于这两个参数。

固定液厚度越大(即y。

越大)，萃取选择性越高(K越大)，则方法的灵敏度越高。

由此可见，选择合适的固定液对于萃取结果是很重要的。

目前，SPME装置已实现商品化。

该装置主要由两部分组成：一部分是作为支撑用的微量注射器底座；另一部分是类似于注射针头形状的熔融石英纤维，其半径一般为15mm，上面涂布着固定体积(／g度为10～100ttm)的聚合物固定液。

固相萃取概述固相萃取是建立在传统的液液萃取基础上，填料为一般硅胶基键合固定相，基于spe 固体填料与样品中的目标化合物产生各种作用力，将目标物与样品基质分离，再用洗脱液洗脱，达到分离和富集目标化合物的目的。

固相萃取是一种纯化提取物，改善结果准确度和重现性的快速而经济的技术。

1.固相萃取分类及萃取柱填料选取根据分离模式不同，固相萃取可分为正相、反相、离子交换、混合机理分离模式。

（1）反相固相萃取填料硅胶表面的亲水硅醇基通过硅烷化学反应，键合非极性烷基或芳香基、聚合物等材料作为反相固定相，被测物的碳氢键与固定相表面官能团产生非极性的范德华力或色散力，使得极性溶剂中的非极性以及弱极性的物质保留在固定相上，达到净化、富集样品的目的。

反相固相萃取萃取柱填料一般有以下几种：C18、C8、C4、CN、Ph。

（2）正相固相萃取正相固相萃取利用被测物的极性官能团与填料表面的极性官能团通过氢键、π-π键间、偶极-偶极和偶极-诱导偶极相的相互作用力保留溶于非极性介质中的极性物质，常用极性溶剂作为洗脱液。

反相固相萃取萃取柱填料一般有以下几种：极性官能团键合硅胶（如 CN、NH2、二醇基）和极性吸附物质（Al2O3、硅、硅酸镁、活性炭等）（3）离子交换固相萃取根据被测物的带电荷基团与键合硅胶上的带电荷基团相互静电吸引实现吸附分离。

离子交换分为阴离子(WAX、SAX)和阳离子(WCX、SCX)交换，阳离子填料通常用硅胶上键合磺酸钠盐、碳酸钠盐等作为阳离子交换固定相，阴离子常用脂肪族季铵盐、氨基键合作为固定相，离子型化合物在柱中的保留与洗脱与其pH、离子强度和反离子强度有关，对于酸性分析物在离子交换柱中保留时，样品溶液pH要比其pKa大2个单位，并有低的离子强度，处于离子状态的目标物才能靠静电吸引到键合填料中，在洗脱该药物时，洗脱液pH应小于其pKa 2个单位或加入高离子强度溶液，分析物才能被洗脱。

碱性分析物则相反。

（4）混合型固相萃取随着固相萃取技术的发展，多种萃取模式相结合的固相萃取柱也渐渐被商品化，为了实现多残留同时检测，混合型固相萃取柱为多残留技术的研究提供了有利的工具。

固相微萃取一、概述固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)技术是20世纪90年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术, 最先由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn教授的研究小组于1989年首次进行开发研究,属于非溶剂型选择性萃取法，是一个基于待测物质在样品及萃取涂层中平衡的萃取过程。

它以固相萃取为基础，利用了固相萃取吸附的几何微区效应，其装置结构的超微化决定了它能避开经典固相萃取的许多弱点。

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。

由于聚合物涂层的种类很多，因而可对样品组分进行选择性富集和采集。

与固相萃取技术相比其特点：固相微萃取操作更筒单、携带更方便、操作费用也更加低廉，另外克服了固相萃取回收率低、吸附剂孔道易堵塞的缺点，因此成为目前所采用的试样预处理中应用最为广泛的方法之一。

SPME已开始应用于分析水、土壤、空气等环境样品的分析。

二、原理固相微萃取主要针对有机物进行分析，根据有机物与溶剂之间“相似者相溶”的原则，基于萃取涂层与样品之间的吸附/溶解-解吸平衡而建立起来的集进样、萃取、浓缩功能于一体的技术。

将组分从试样基质中萃取出来，并逐渐富集，完成试样前处理过程。

与固相萃取不同，固相微萃取不是将待测物全部萃取出来，其原理是建立在待测物在固定相和水相之间达成的平衡分配基础上。

设固定相所吸附的待测物的量为W S，因待测物总量在萃取前后不变，固得到：C0•V2=C1•V1+C2•V2（1）式中，C0是待测物在水样中的原始浓度；C1、C2分别为待测物达到平衡后在固定相和水相中的浓度；V1、V2分别为固定相液膜和水样的体积。

吸附达到平衡时，待测物在固定相与水样间的分配系数K有如下关系：K= C1 / C2（2）平衡时固相吸附待测物的量W S= C1•V1，固C1 = W S / V1由式（1）得：C2= （C0• V2–C1• V1）/ V2将C1、C2代入式（2）并整理后得：K= W S• V2/[V1• （C0• V2–C1• V1）]= W S• V2/（C0• V2• V1–C1 V12）（3）由于V1«V2，式3中C1• V12可忽略，整理后得：W S =K• C0• V1（4）由式（4）：WS =K •C0 •V1 ，可知WS与C0呈线性关系，并与K和呈正比。