CN101462010A - 一种集束毛细管固相微萃取装置 - Google Patents

一种集束毛细管固相微萃取装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型快速固相微萃取装置，由集束毛细管内嵌在衬管中组成；在毛细管的内外表面和衬管的内表面都涂渍并交联或键合有萃取固定相；各个毛细管之间和毛细管与衬管之间通过萃取固定相的交联作用形成一个整体，从而保证集束毛细管固定在衬管的收口处之上。萃取时，样品基质通过集束毛细管，样品中的有机组分被萃取富集到固定相上，然后用热脱附方式将萃取的目标组分解析出来。本发明采用表面涂渍萃取固定相的集束毛细管来实现环境水样品中微量及痕量有机污染物的快速萃取富集。适用于快速萃取水中有机污染物，可与气相色谱、色谱－质谱联用仪等分离分析仪器联用，解决水中有机污染物快速分析中的样品预处理问题。

Description

一种集束毛细管固相微萃取装置
技术领域
本发明涉及一种快速固相微萃取装置，属于样品预处理技术领域。具体地说是采用表面涂渍萃取固定相的集束毛细管作为萃取器，快速萃取水中的有机污染物，之后可以在特制的热解析器上快速热解析，或者用少量有机溶剂洗脱。脱附出来的目标组分进入分析仪器作进一步的分析。由于阵列集束毛细管的阻力极小，萃取表面积很大，极大地缩短了水样品预处理时间。
背景技术
液体样品的传统预处理技术有液—液萃取(LLE)，固相萃取(SPE)和固相微萃取(SPME)，LLE与SPE技术存在样品处理时间长，使用有毒有机溶剂等缺点，目前已经出现更加环保的样品预处理技术。SPME是一种绿色无溶剂的萃取技术，集浓缩进样于一体，现已成为一种常用的样品预处理方法。然而，无论是纤维固相微萃取(Fiber-SPME)、管内固相微萃取(In-Tube SPME)或是吸附搅拌棒(SBSE)，萃取时间需要15min以上，严重限制了单位时间内样品的处理量，不能满足样品快速分析的目的。
发明内容
本发明目的在于提供一种样品处理速度快的集束毛细管固相微萃取装置，是一种表面涂渍萃取固定相的集束毛细管固相微萃取装置，用于液体样品的快速预处理，
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种集束毛细管固相微萃取装置，包括集束毛细管和衬管，集束毛细管嵌入衬管内，并嵌满衬管的中部，在衬管的内壁及集束毛细管的内外表面上涂渍有萃取固定相，其亦可称之为萃取器。
所述集束毛细管中的每只毛细管的长度为5～100mm，内径为0.1～0.9mm，毛细管是由玻璃、石英或表面惰性化的金属毛细管制成。
在衬管的出口一端设置有收口或环状凸台；所述收口或环状凸台的内径为1～5mm，衬管的材质可以为内表面惰性处理的金属、石英或玻璃。
萃取固定相的性质是根据萃取目标组分的性质来选择的；该萃取固定相应具有不溶于水、也不溶于能与水互溶的有机溶剂的特性。
集束毛细管之间、集束毛细管与衬管之间的粘和固定是靠固定相的交联/键合作用实现的。萃取固定相是交联或与固体表面之间是键合的，或两者兼而有之；因此将集束毛细管之间粘和并被整体固定在衬管的适当位置。
萃取时，使样品快速通过微萃取器，样品中的有机组分被萃取富集到萃取固定相中。
本发明具有如下优点：
1.本发明将集束毛细管内嵌在衬管中，毛细管的内外表面和衬管的内表面都涂渍并交联或键合有萃取固定相来实现对样品的萃取。固定相不仅作为萃取固定相，而且利用其交联作用，使集束毛细管与衬管形成一个整体，省去了将毛细管进行粘结的过程，装置结构简单，易于制作。
2.本发明采用阵列毛细管，大大减小了样品通过时的阻力，可极大地缩短水样品的预处理时间。实验中处理250ml的样品仅需10s，增加了单位时间内处理样品的数量。
3.本发明在集束毛细管的内外表面和衬管的内表面都涂渍有固定相，增加了萃取表面积。
4.本发明可以通过特制的热解析器，与气相色谱、色谱-质谱联用仪等分离分析仪器联用。
附图说明：
图1A为本发明集束毛细管固相微萃取器结构示意图；
图1B为图1A的横截面剖视图；其中：100-集束毛细管固相微萃取器；101-集束毛细管；102-衬管；103-收口；104-萃取固定相。
图2A为本发明集束毛细管固相微萃取器采用负压吸入法使用过程的装置结构示意图；
图2B为本发明集束毛细管固相微萃取器采用注射器推入法使用过程的装置结构示意图；
图2C为本发明集束毛细管固相微萃取器采用蠕动泵输液法使用过程的装置结构示意图；图中：100-集束毛细管固相微萃取器；201-漏斗；202-活塞；203-二通接头；204-橡胶塞；205-接真空泵；206-抽滤瓶；207-铁圈。208-注射器；209-二通接头；210-蠕动泵；211-样品槽；212-废液瓶。
图3为采用负压吸入法，集束毛细管固相微萃取器与气相色谱联用分析水中正构烷烃的气相色谱谱图。
图4为采用注射器推入法，集束毛细管固相微萃取器与气相色谱联用分析水中正构烷烃的气相色谱谱图。
图5为采用蠕动泵输液法，集束毛细管固相微萃取器与气相色谱联用分析水中多环芳烃的气相色谱谱图。
具体实施例：
一种集束毛细管固相微萃取装置，包括集束毛细管101和衬管102，集束毛细管101嵌入衬管102内，并嵌满衬管102的中部，在衬管102的出口一端设置有收口103，在衬管102的内壁及集束毛细管101的内外表面上涂渍有萃取固定相104，其亦可称之为萃取器100。
萃取时，集束毛细管固相微萃取器上部与漏斗通过二通接头连接在一起，下部通过橡胶塞与抽滤瓶连接，如图2A所示；或者将萃取器通过二通与注射器相连，将水样品推压通过萃取器，如图2B所示；或者将水样品通过蠕动泵连续通过萃取器，如图2C所示。萃取过程，使样品快速通过微萃取器，样品中的有机组分被萃取富集到萃取固定相中。
实施例1
集束毛细管固相微萃取器使用石英衬管，外径6mm，内径4mm，收口103的内径为2.5mm，毛细管101是长度为33mm、内径为0.5mm、外径为0.8mm的玻璃管，在毛细管101内外表面及衬管102内表面涂有聚二甲基硅氧烷萃取固定相，并且使之交联。集束毛细管固相微萃取器具体制作方法如下：
(1)截取多根毛细管101，经过表面清洗和干燥后备用。
(2)衬管102，经过清洗后烘干备用。
(3)将合适尺寸的不锈钢网放入到衬管102的收口处103，然后将毛细管101放入排紧。
(4)将加有交联剂的萃取固定相溶解到合适的有机溶剂中，涂覆到毛细管内外表面及衬管的内表面，然后在N2保护下进行交联、老化。
用正构烷烃标准样品nC12～nC19配制成每种含20μg/L的水样品250mL将集束毛细管固相微萃取器放在如图2A所示的装置上，将250mL水样品连续倒入漏斗中，水在重力和真空抽(大气压力)的共同作用下，在10秒的时间里通过萃取器，然后取出固相微萃取器。
用安捷伦6890N气相色谱仪，在毛细管进样口上方安装有按照专利ZL200410046349.5制作的热解析器，将上述的固相微萃取器插入热解析器内，在260℃下解析5min。分析条件为：进样口温度260℃；FID检测器温度300℃；科分牌30m×0.53mm i.d.×0.6μm OV-1色谱柱(大连科美精密仪器公司)；氢气作载气，恒流模式，流量5mL/min；初始柱温40℃，保持4min，以20℃/min升至100℃，再以10℃/min升至260℃保持10min。
如图3是所得到的气相色谱图，图中：1.n-C12 2.n-C13 3.n-C14 4.n-C155.n-C16 6.n-C17 7.n-C18 8.n-C19。
实施例2
集束毛细管固相微萃取器使用石英衬管，外径6mm，内径4mm，收口103的内径为2mm，毛细管101是长度为25mm、内径为0.53mm、外径为0.7mm的石英管，在毛细管101内外表面及衬管102内表面涂有聚二甲基硅氧烷萃取固定相，并且使之交联。萃取器的制作方法同实施例1。
配制正构烷烃的水标准样品，浓度20μg/L，100mL，放入100mL玻璃注射器内，按照图2B所示组装，将水样品通过萃取器。用瓦里安CP3800气相色谱仪，热解析条件同实施例1。分析条件为：进样口温度260℃；FID检测器温度300℃；科分牌30m×0.53mm i.d.×0.6μm OV-1色谱柱(大连科美精密仪器公司)；氮气作载气，恒流模式，流量3mL/min；初始柱温40℃，保持4min，以20℃/min升至100℃，再以10℃/min升至260℃保持10min。得到的色谱图如图4所示，图中：1.n-C12 2.n-C13 3.n-C144.n-C15 5.n-C16 6.n-C17 7.n-C18 8.n-C19。
实施例3
集束毛细管固相微萃取器使用不锈钢衬管，内表面经过二氧化硅沉积，外径6.37mm，内径4mm，收口103的内径为2mm，毛细管101是长度为40mm、内径为0.28mm、外径为0.45mm的去活不锈钢管，在毛细管101内外表面及衬管102内表面涂有聚二甲基硅氧烷萃取固定相，并且使之交联。萃取器的制作方法同实施例1。
用萘、苊、芴、菲、蒽、荧蒽六种多环芳烃配制成每种含20μg/L水标样250mL，通过集束毛细管萃取器进行萃取，热解析分析。解析温度270℃，解析时间5min，其他条件同实施例1。得到的色谱图如图5所示，图中：1.萘 2.苊 3.芴 4.菲 5.蒽 6.荧蒽。

Claims (4)

1.一种集束毛细管固相微萃取装置，其特征在于：包括集束毛细管(101)和衬管(102)，集束毛细管(101)嵌入衬管(102)内，并嵌满衬管(102)的中部，在衬管(102)的内壁及集束毛细管(101)的内外表面上涂渍有萃取固定相(104)，其亦可称之为萃取器(100)。
2.根据权利要求1所述萃取装置，其特征在于：所述集束毛细管(101)中的每只毛细管的长度为5～100mm，内径为0.1～0.9mm，毛细管是由玻璃、石英或表面惰性化的金属毛细管制成。
3.根据权利要求1所述萃取装置，其特征在于：在衬管(102)的出口一端设置有收口(103)或环状凸台。
4.根据权利要求3所述萃取装置，其特征在于：所述收口(103)或环状凸台的内径为1～5mm，衬管(102)的材质可以为内表面惰性处理的金属、石英或玻璃。
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