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spe固相萃取新技术在水质分析中的应用
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一、引言
目前用于试样预处理的方法很多,如液液萃取,气液萃取,膜萃取,固相萃取等,但都是各有长处及存在一定缺点,只能适用于一定的范围。1990年Pawliszyn[1]等提出了新的固相萃取技术--固相微萃取(solid-phase-microextraction,SPME)。它是一种基于气固吸附(吸收)和液固吸附(吸收)平衡的富集方法,利用分析物活性固体表面(熔融石英纤维表面的涂层)有一定的吸附(吸收)亲合力而达到被分离富集的目的。自1994年SPME装置商品化以来,该技术取得了较快的发展,除了主要与气相色谱(GC)联用外,还可与高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)以及紫外分光光度(UV)等多种分离分析技术联用。SPME已开始用于分析水、土壤、空气等环境样品,以及血、尿等生物样品和食品、药物等各个方面。本文将对它特点和萃取方法的建立,以及与GC、HPLC技术的联用,以及在水质分析中的应用作一简要介绍。
二、固相微萃取(SPME)特点
SPME装置是在一支长约1cm的熔融石英纤维上涂敷一层厚度为30~100μm高聚物固定相,如聚丙烯酸酯。纤维与形如注射器装置的不锈钢柱塞相连,收缩在不锈钢针头当中。从针头中抵出纤维并与试样溶液或顶空接触,使分析物被吸附而分配到涂敷层内。富集在针头上的分析物,在气相色谱仪进样口通过热解吸到色谱柱中。在HPLC的情况下,籍助SPME-HPLC的接口将吸附在纤维上的分析物传送至分析柱。SPME的特点是集取样、萃取、富集、进样于一体,一般的试样预处理方法只能完成其中的一、二步,而SPME根据自身的特点,集多步为一体,简化了试样预处理过程。SPME易于操作,是试样和涂层直接作用,几乎不消耗溶剂,降低了成本,保护了色谱柱,SPME的速度取决于分析物分配平衡所需的时间,一般在2~30分钟内即可达到平衡。该技术适用于微量或痕量组分的富集。
三、联用技术
1.SPME-GC
SPME装置可在气相色谱仪的进样口直接进样,不存在接口问题,因此SPME-GC是最早发展、较为完善、广泛应用的联用技术,现在还在不断的改进中。在与GC联用情况下,SPME装置直接插入色谱仪进样口,被吸附在石英纤维固定相上的分析物在汽化室200~300℃下热脱附。然而对于一些分子量很大的化合物,如芘,热脱附很困难。Conte[2]等提出了一种用金属丝代替石英纤维的装置,用在金属丝两端通电的方法,解决了这一问题。
2.SPME-HPLC
随着SPME技术的发展,SPME-HPLC联用成为发展的方向之一。与SPME-GC的情况不同,和HPLC联用时,需要一个接口,实现分析物的解吸。Chen[3]等提出了一种SPME-HPLC接口,接口为T形三通,其中两口代替定量管(loop)与六通阀相连。第三口为SPME纤维入口。在进样位置,流动相与六通阀连接的一口进入洗脱腔,洗脱纤维上富集的分析物,由另一口流出进入分析柱。在装样位置,SPME纤维入口则无压力存在,柱塞可插进拔出,为下一次进样准备。他们分别用恒组分和梯度洗脱分离了水中的多环芳烃。
为了SPME自动化,1997年Eisert和Pawliszyn[4]提出了一种自动进样的SPME-HPLC联用装置--管内SPME-HPLC。位于HPLC自动进样阀和取样针之间的是一根涂有SPME固定相层的GC石英毛细管。当处于进样位置时,经针头吸入样品溶液,使分析物分配到石英管壁的固定相上。切换到装样位置时,吸入溶剂,将被吸附的组分转移到样品管中。在切换到进样位置,样品管内的溶液随流动相进入分析柱,进行色谱分析。这个装置的特点是自动进样,避免了手工操作。虽然洗脱富集的组分时引入了溶剂,但由于解脱和进样分开,避免了峰扩宽。此装置成功地分析了水样中6个苯脲杀虫剂。
Daimon[5]等还提出一种改进的SPME-HPLC接口。在解脱时,用电加热石英纤维的导管,增加解脱率。
商品化的SPME-HPLC接口,与Chen[3]等的设计基本相似。所有与SPME纤维或流动相接触的表面都是不锈钢或高聚物材料制成。六通阀处于装样位置时,SPME纤维在常压下导入解脱室,纤维由一个双锥形垫圈密封定位,再用一个夹子锁定。富集在纤维上的分析物可随流动相的通过被解吸(动态解脱)或在选定的溶剂中浸泡一定的时间再进入色谱柱(静态解吸)。
四、在水质分析中的应用[6]
我国南方地区主要采用湖水、河水等地表水作为饮用水的水源水,每当夏季来临,由于气温较高,雨水充足,原水中藻类的生长繁殖迅速,导致饮用水中有令人不愉快的泥腥味道,这种味道已成为影响水质的重要因素而受到重视。此前,人们在使用自来水时经常闻到这种气味,但是不知道是哪种物质引起这种气味,在描述水质有异味时,只能以感官感觉为依据,最近在分析工作者的努力下有关水中泥腥味道的产生机理和检测方法研究获得了巨大的进展,据文献报道,饮用水的泥腥味主要由蓝绿藻生长过程中产生的副产物土味素(Geos分钟)和二甲基异冰片(2-methylisoborneol,简称2-MIB)等所引起的。
对于水体中痕量土味素和二甲基异冰片的测定,一般采用闭环捕集法富集,气相色谱或气质联用法检测。但传统的闭环捕集法步骤繁琐,耗时且劳动强度大。固相微萃取法(SPME)是二十世纪九十年代建立起来的新兴的分析样品前处理技术,因为其具有设备简单,不使用溶剂,操作时间短,样品用量少,重现性好,灵敏度高等许多优点,受到分析工作者的欢迎。

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