CN102419355A - 一种适用于气相色谱分析的分子印迹整体针式萃取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于气相色谱分析的分子印迹整体针式萃取装置。该装置由一个耐高温的不锈钢针及针筒内的整体萃取介质构成，萃取介质的合成采用了分子印迹整体柱技术，无需填充，一步反应即可完成。装置即可与气体采集器连接又可与气密型注射器连接，实现对复杂气体样品中特定组分的取样、萃取和浓缩。该发明根据气相色谱的进样口结构而设计，萃取后的目标分析物可以在在辅助气体做载气和气化室的高温条件下实现热解吸，进而在气相色谱中得以分离和检测。该装置不仅具有取样、萃取和浓缩等作用，而且还具有储存样品的功能。当无法对样品实现实时检测时，可以取样后用封头对装置两端进行密封，进行样品储存，根据需要进行后续分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于气相色谱分析的分子印迹整体针式萃取装置的开发，具体而言就是研发了一种更为先进的新型样品前处理技术装置，该装置的研制采用了整体柱制备技术，反应一步完成，无需进行固体吸附剂的填充，具有更好的重现性及耐用性。该方法简单、高效，有利于规模化生产。本发明属于分析化学技术领域，所述的装置可应用于环境分析。
背景技术
近年，分子印迹整体柱（molecularly imprinted monolithic column）技术及其在各领域中的应用研究已经引起国内外学者的广泛关注。分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymer, MIP）是近些年来发展起来的一种新型材料，并且在诸多领域得到应用。由于此种聚合物具有高选择性和识别能力，在样品前处理技术中的应用研究中发展较快，并且逐渐应用到固相萃取（solid phase extraction，SPE）和固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）技术中。
针式萃取（needle trap extraction, NTE）技术是最近开发的一种新型样品前处理技术，该技术采用了商业化吸附剂或者高分子聚合物作为吸附介质，这些吸附材料具有一定的吸附能力，然而对于复杂样品体系中的某些特定组分，选择性和识别能力较差，不能更好地满足痕量组分的浓缩和检测。我们最近开发了一种以MIP为吸附介质的NTE技术，并成功用于一些挥发性有机物（volatile orgnaic compounds，VOCs）及半挥发性有机化合物（semi-volatile orgnaic compounds，SVOCs）的浓缩和富集。研究表明：MIP具有选择性高、稳定性好、吸附能力强等优点，在样品前处理技术中有重要的开发潜力。然而，无论是商业吸附剂还是自行合成的萃取材料，在将这些介质填充进入针式装置时，由于针筒内径小，都面临着难以填充和介质的均一分布问题，这将导致萃取装置稳定性和重复性差，而且不利于规模化生产等缺点。为了解决以上问题，开发性能更好的整体针式萃取技术是本发明的目标之一。
本发明将分子印迹整体柱制备技术应用于针式萃取NTE装置的研发，是一项新颖的发明创造，在复杂样品中特定组分的痕量分析中具有广阔的前景。这种技术可以有效地弥补固体吸附剂填充难的问题，制备更为简单，反应一步完成，具有更好的重现性及高效性。开发的整体针式萃取装置与气相色谱的进样口相匹配，适合于萃取后直接用于气相色谱分析。
发明内容
本发明的目的是研发一种适用于特定痕量VOCs或SVOCs富集的整体针式萃取装置。与填充式针式萃取装置相比，该发明具有制备更简单、适合批量生产等优点，而且能够与气相色谱联用分析，使用方便、高效。该装置用于痕量气体的分析更加准确，重现性及稳定性更好，是一种新型的样品前处理装置。
本发明提供的一种分子印迹整体针式萃取装置，其特征在于所述的装置包括一个耐高温的平头不锈钢针，它的针座部分能够与可换针头式气密型注射器连接；针筒的内部为自行合成的分子印迹聚合材料作为萃取介质。该萃取介质无需填充，而是采用整体柱技术在针筒内一次性合成，萃取介质的长度是10-40 mm。合成后对模板分子进行去除，保证目标分析物的特异性识别和高选择性吸附；制备的萃取装置应具有一定的通透性，以便气体样品能够通过整个萃取介质；该装置的设计和发明是根据气相色谱的进样口结构而进行的，因此使用该装置进行取样和萃取后，可借助于气相色谱的进行口，使用惰性气体作为辅助载气，在气相色谱的气化室实现目标分析物的热解吸，进而目标分析物进入气相色谱分离柱和检测器得以分离和检测；该装置不仅具有取样、萃取等功能，而且还具有储存样品的功能。当无法对样品实现实时检测时，可以取样后用封头对装置两端进行密封，进行样品储存，根据需要进行后续分析。
具体而言，在对样品取样前，先将整体针式萃取装置插入气相色谱进样口，在气化室对装置进行老化1-15min；冷却后将装置的针座端与商业化气体采集器或大体积气密性注射器连接，针尖部分插入到气体采样袋或者其他样品采集装置，开始对样品进行取样，取样体积根据样品的浓度和检测要求而定；取样完成后，将整体针式萃取装置与可换针头式小体积气密型注射器连接（注射器预先吸取少量的惰性气体），将装置针头插入到气相色谱进样口，同时推动注射器，在辅助气体和气化室高温条件下对目标物实现热解吸，进而经过气相色谱分离后得以检测。
本发明与现有较为先进的商业化SPME装置相比，具有浓缩能力强、选择性高等优点。与填充式NTE装置相比，具有制备简单、重现性好、耐用性强、易于规模化生产等优点。该发明属于新一代针式萃取技术，势必成为一项具有良好应用前景的样品前处理新技术。
附图说明
图1为本发明分子印迹整体针式萃取装置结构示意图。
图2为整体针式萃取装置与商业化AP-20气体采集器连接取样示意图。
图3为整体针式萃取装置与气密性大体积注射器连接取样示意图。
图4为整体针式萃取装置与气相色谱联用分析示意图。
图5为本发明装置与气相色谱联用分析苯系物的气相色谱图。
图中：1—耐高温不锈钢针；2—整体针式萃取装置中的萃取介质；3—气体采样袋或收集装置；4—本发明开发的整体针式萃取装置；5—AP-20气体采集器；6—大体积气密性注射器；7—小体积气密性注射器；8—辅助气体；9—气化室；10—气相色谱。
具体实施方式
结合附图和实例对本发明的使用情况和特点进一步说明。
图1为本发明分子印迹整体针式萃取装置结构示意图。该装置由21G或22G标准规格的不锈钢针1和整体分子印迹聚合物萃取介质2构成。
图2及图3为整体针式萃取装置与商业化AP-20气体采集器、或者大体积气密性注射器连接取样示意图。下面以低浓度的四种苯系物为目标分析物对取样及萃取过程进行详细说明。在气体采样袋3中使用惰性气体配制痕量的苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的标准气体，待整体针式萃取装置4老化后，将其与AP-20气体采集器5或者大体积气密性注射器6连接，插入到气体采样袋中，开启气体采集器或者拉动注射器推杆，实施取样和萃取，四种目标成分被分子印迹聚合物萃取介质所吸附。
如图4所示，萃取完成后，将针式萃取装置与小体积气密性注射器（预先吸取少量惰性气体8）7连接，插入到气相色谱10的进样口，推动注射器的推杆使辅助气体通过装置中的萃取媒介，同时借助于气化室9的高温实现对目标分析物的热解吸，解吸的四种物质通过气相色谱柱分离后得以检测。
图5所示的实施例中，使用氮气配制低浓度（25 ng/mL）的四种苯系物的混合标准气体，使用本发明的整体针式萃取装置萃取50 mL后，与气相色谱联用进行分析测定，其典型的气相色谱图如图5所示。图5中1—苯；2—甲苯；3—乙苯；4—邻二甲苯。
Claims (6)
1.一种用于气相色谱分析的分子印迹整体针式萃取装置，其特征在于：
2.
所述的不锈钢针（1）的末端部分是平口的，它的另一端针座可以与气密型注射器（6或7）连接，以方便进行采样和被吸附目标成分的热解吸操作。
3.
所述的针头两端能够用特氟纶封头密封，以便储存样品。
4.如权利要求1所述的整体针式萃取装置，其特征在于不锈钢针（1）的内径为0.41 mm，外径为0.72 mm，以适于刺穿气相色谱进样口衬垫进入气化室进行解吸。
5.如权利要求1所述的整体针式萃取装置，其特征在于不锈钢针（1）的针管长度为50 mm，以方便样品采集，而且和气相色谱的气化室结构相匹配。
6.如权利要求1所述的整体针式萃取装置，其特征在于整体萃取介质采用自行合成的整体分子印迹聚合物。
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