CN103293042B - 滤膜顶空溶剂微萃取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤膜顶空溶剂微萃取方法及装置，该方法将裁剪后纤维滤膜放入萃取溶剂中浸泡使其微孔充满溶剂，将充满溶剂的滤膜置于样品溶液的上方，对易挥发的目标分析物进行萃取，萃取结束后，将滤膜取出，用溶剂溶解滤膜上的目标分析物，并对其进行分析测定。本发明装置简单、材料易得、操作方便、易于掌握，快速、有机溶剂用量少、富集倍数高、成本低廉，适合于环境、食品、生物、中药等不同物态复杂样品中痕量易挥发或可转化成易挥发目标分析物的分离与富集。

Description

滤膜顶空溶剂微萃取方法及装置

技术领域

本发明涉及分析化学样品前处理，特别是涉及顶空溶剂微萃取方法及装置。

背景技术

顶空溶剂微萃取是一种集采样、萃取、浓缩于一体的样品前处理方法，具有简单、快速、环境友好、高效等特点。顶空溶剂微萃取是将萃取溶剂微滴悬挂在微量进样器的针头或中空纤维管底部，使溶剂暴露于快速搅动的样品溶液顶空或流动的气体样品中，对挥发性目标分析物进行萃取、浓缩和净化。由于顶空溶剂微萃取中①萃取溶剂微滴悬挂于样品相的顶空，故该法适合于复杂样品（环境、生物、食品和中药）中蒸汽压相对高的低沸点易挥发化合物或经过适当衍生化后形成易挥发产物的萃取和浓缩；②有机液滴与样品相不直接接触，受样品基体干扰小，故该法适用于含有非挥发性的盐、有机物或蛋白质等复杂基质样品体系中微量化合物的萃取和浓缩。由此可见，顶空溶剂微萃取为复杂样品中挥发性化合物的分离、纯化和浓缩提供了简单、快速、方便、环境友好和有效的方法。但是，悬在空中的有机液滴体积不易控制且不稳定、容易脱落和挥发，实验结果的重现性也有待进一步提高和改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单，富集倍数高的滤膜顶空溶剂微萃取方法及装置，用于复杂样品中痕量易挥发或可转化成易挥发目标分析物的提取、分离、纯化和浓缩。

解决上述技术问题，本发明一种滤膜顶空溶剂微萃取方法及装置，将裁剪后纤维滤膜放入萃取溶剂中浸泡使其微孔充满溶剂，将充满溶剂的滤膜置于样品溶液的上方，对易挥发的目标分析物进行萃取，萃取结束后，将滤膜取出，用溶剂溶解滤膜上的目标分析物，并对其进行分析测定。

作为本发明的一种优选方式，上述方法包括步骤：（1）将带盖的样品小瓶中放入搅拌子并置于磁力搅拌器上；（2）加入对照品溶液或待测样品；（3）将纤维滤膜裁剪成小片，洗净、自然晾干；（4）将处理后滤膜置于萃取溶剂中，待滤膜充满萃取溶剂后，取出，拭去滤膜表面多余溶剂；（5）将该滤膜置于样品上方的顶空相中进行萃取；（6）萃取结束后，取出滤膜；（7）用有机溶剂解析浓缩在滤膜上的目标分析物并进行分析测定。

所选滤膜为高效液相色谱法中用于过滤有机溶剂的孔径0.45μm的滤膜。滤膜的微孔结构可以容纳和保护萃取溶剂，为本发明提供了一个萃取和浓缩易挥发或可转化成易挥发目标分析物的平台。另外，萃取溶剂在滤膜的小孔内形成微滴，不仅分散均匀，而且增加了萃取溶剂与分析物接触的面积，提高了目标分析物的浓缩倍数和检测灵敏度。

在顶空液相微萃取中同时存在萃取溶剂、顶空和样品3相。当充满萃取溶剂的滤膜置于样品相的顶空相进行萃取时，欲萃取化合物首先从样品相（供相）挥发进入顶空相，然后再从顶空相萃取到滤膜微孔中的萃取溶剂相（接受相）。在3相中的化学势是推动欲萃取分析物从样品进入有机液滴的主要驱动力，当达到萃取平衡后，分析物在3相中按照分配系数的大小进行分配。由于（1）分析物在气相中的扩散系数较大、传质阻力较小；（2）挥发性化合物从样品到其上方的顶空相、再从顶空相到萃取溶剂相的总传质速度比其从样品相直接进入溶剂相要快得多。因此，本发明可以简便、快速萃取、浓缩复杂样品中挥发性有机物。

作为优选的方式，步骤（1）中所述的带盖的样品小瓶是5mL、10mL或20mL带橡皮盖的小瓶。

作为优选的方式，步骤（3）中所述将纤维滤膜拆剪成小片是选用在高效液相色谱法中常用于过滤有机溶剂的有机滤膜，将其裁剪成边长为1cm的小片。

作为优选的方式，步骤（3）中所述洗净、自然晾干是将滤膜依次用丙酮、甲醇、酸、碱清洗，再用蒸馏水反复清洗后，室温下自然晾干。

作为优选的方式，步骤（4）中所述萃取溶剂是有机溶剂、离子液体或它们的混合溶剂。

作为优选的方式，步骤（5）中所述滤膜置于样品上方的顶空相中是使用带有橡皮盖的小瓶，将萃取溶剂处理好的滤膜用镊子夹住穿在针上，再将此橡皮盖盖在小瓶上，调整滤膜使其位于高出液面1cm左右的顶空相，压紧，用封口膜密封。在萃取中滤膜位置应保持在高出样品1cm左右，特别是液体样品，滤膜的位置太高，萃取达平衡时间长；位置太低，搅拌子的转动或溶液的加热造成的液面波动影响滤膜的萃取。二者均会影响滤膜顶空溶剂微萃取的萃取效率。

作为优选的方式，步骤（5）中所述进行萃取是对于液体样品开启磁力搅拌器，在50℃、600rpm的转速下进行萃取。

作为优选的方式，本发明萃取的目标分析物均为易挥发的非极性或弱极性化合物，步骤（7）中所述用溶剂解析浓缩在滤膜上的目标分析物是指用甲醇或乙腈溶解滤膜上的目标分析物。

步骤（7）中所述进行分析测定是取目标分析物洗脱液进行光谱、气相色谱、高效液相色谱、气相/质谱、液相/质谱分析。

本发明还提供一种用于上述方法滤膜顶空溶液微萃取装置，包括恒温搅拌器、搅拌子、含有萃取溶剂的纤维滤膜、玻璃小瓶、橡皮盖和针，玻璃小瓶置于恒温搅拌器上，搅拌子放置于玻璃小瓶内，针向内穿过橡皮盖并在针上固定含有萃取溶剂的纤维滤膜，玻璃小瓶的瓶口装橡皮盖并用封口膜密封。

本发明（1）克服了常规顶空溶剂微萃取中萃取溶剂液滴直接悬挂容易脱落的问题，（3）提高和改善了实验结果的重现性，（3）材料易得，装置简单、易行，操作方便，成本低，浓缩倍数高。

附图说明

图1为滤膜顶空溶剂微萃取装置，其中，1-恒温搅拌器，2-搅拌子，3-样品溶液，4-含有萃取溶剂的纤维滤膜，5-玻璃小瓶，6-橡皮盖，7-针，8-封口膜。

图2为4种芳香族化合物对照品色谱图，其中，1-苯，2-氯苯，3-溴苯，4-萘；a-滤膜顶空溶剂微萃取前，b-滤膜顶空溶剂微萃取后。

图3为水样中4种芳香族化合物色谱图，其中，1-苯，2-氯苯，3-溴苯，4-萘；a-水样滤膜顶空溶剂微萃取，b-水样中加入一定量4种标准品后滤膜顶空溶剂微萃取。

图4为土壤溶液样品中4种芳香族化合物色谱图，其中，1-苯，2-氯苯，3-溴苯，4-萘；a-滤膜顶空溶剂微萃取前，b-滤膜顶空溶剂微萃取后。

图5为土壤固体样品经滤膜顶空溶剂微萃取后4种芳香族化合物色谱图，其中，1-苯，2-氯苯，3-溴苯，4-萘。

具体实施方式

结合附图及实施例，对依照本发明提出的称量纸固相微萃取方法及应用的具体实施方式、特征、功效进行详细说明。本发明实施例对水溶液中痕量芳香化合物标准品、水样、土样中痕量芳香化合物进行了萃取和浓缩，但不仅限于此实施例，本发明还适用于环境、食品、医药、生物等复杂样品中易挥发或可转化成易挥发痕量目标分析物的分离和富集。

材料和试剂有机滤膜（北京海成世洁过滤器材有限公司），芳香族化合物苯、氯苯、溴苯、萘（纯度>99%，均为天津光复精细化工研究所），实验用水为二次蒸馏水，其它试剂均为分析纯。

仪器AgilentTechnologies1200Series高效液相色谱仪。

色谱条件EclipseXDB-C18柱（5μm，150mm×4.6m，安捷伦科技，美国）。进样量为20μL。流动相为水（A）和甲醇（B），用0.45μm微孔滤膜过滤。梯度洗脱：0→5min：75%:25%→55%:45%。流速：1.0mL/min。检测波长254nm，柱温25℃。

实验步骤

滤膜顶空溶剂微萃取装置见图1，包括恒温搅拌器1、搅拌子2、含有萃取溶剂的纤维滤膜4、玻璃小瓶5、橡皮盖6和针7，玻璃小瓶5置于恒温搅拌器1上，搅拌子2放置于玻璃小瓶5内，针7向内穿过橡皮盖6并在针7上固定含有萃取溶剂的纤维滤膜4，玻璃小瓶5的瓶口装橡皮盖6并用封口膜8密封。样品溶液3注入玻璃小瓶5内，针7可采用普通缝衣针。

实验方法是取5mL、10mL或20mL带橡皮盖的小瓶，加入一定量的对照品溶液或液体样品、固体样品，放入搅拌子，置于磁力搅拌器上。将纤维滤膜裁剪成小片，洗净、自然晾干，将处理后滤膜置于萃取溶剂中，浸泡于萃取溶剂中。待滤膜微孔充满萃取溶剂后，用镊子取出滤膜，在吸水纸上轻轻按压，以拭去滤膜表面多余的萃取溶剂。取一支缝衣针将其垂直插入小瓶的橡皮盖中，用镊子将充满萃取溶剂的滤膜穿在针上，将此橡皮盖盖在小瓶上，调整滤膜使其悬挂于样品上方的顶空相中。在一定的温度下进行萃取。萃取结束后，揭开瓶盖，用镊子将滤膜从针上取下，放入一只干净的小烧杯中，用一定量的甲醇或乙腈溶解滤膜上的分析物，弃去滤膜，溶液进行分析测定。

实施例1本发明结合高效液相色谱法同时浓缩测定4种痕量芳香族化合物对照品

取10mL带橡皮盖的小瓶，加入对照品混合水溶液（含苯0.8μg/mL，氯苯1.7μg/mL，溴苯1.5μg/mL，萘0.2μg/mL）一定量，放入搅拌子（8mm×4mm），置于磁力搅拌器上。将洗净、吹干的滤膜剪成1cm见方的小片，浸泡于辛醇中约30s。待滤膜微孔充满萃取溶剂后，用镊子取出滤膜，在吸水纸上轻轻按压，以拭去滤膜表面多余的萃取溶剂。取下小瓶的橡皮盖，将一支缝衣针垂直插入盖中，再用镊子将充满萃取溶剂的滤膜穿在针上。将此橡皮盖盖在小瓶上，调整滤膜使其悬挂于高出样品1cm的顶空处。在50℃下萃取20min。萃取结束后，启开瓶盖，用镊子将滤膜从针上取下，放入一只干净的小烧杯中。用甲醇解析滤膜上的分析物，弃去滤膜，解析液进行高效液相色谱分析。

利用本发明结合高效液相色谱法同时浓缩测定4种芳香族对照品的浓缩倍数见表1，色谱图见图2。

表1本发明对4种芳香族化合物的平均浓缩倍数

化合物	苯	氯苯	溴苯	萘
					浓缩倍数	591	80	208	62

实施例2本发明结合高效液相色谱法同时浓缩、测定某水样中4种痕量芳香族化合物

①水样的制备取某污水样100mL于试剂瓶中，待用。

②本发明结合高效液相色谱法同时浓缩测定污水中4种芳香族化合物取10mL带橡皮盖的小瓶，加5.0mL水样。放入搅拌子（8mm×4mm），置于磁力搅拌器上。将洗净、吹干的滤膜剪成1cm见方的小片，浸泡于辛醇中约30s。待滤膜微孔充满萃取溶剂后，用镊子取出滤膜，在吸水纸上轻轻按压，以拭去滤膜表面多余的萃取溶剂。取下小瓶的橡皮盖，将一支缝针垂直插入盖中，再用镊子将充满萃取溶剂的滤膜穿在针上。将其盖在小瓶上，调整滤膜使其悬挂于高出水样1cm的顶空相中。在50℃、600rpm的搅拌速度下萃取20min。萃取结束后，启开瓶盖，用镊子将滤膜从针上取下，放入一只干净的小烧杯中。用甲醇解析滤膜上的分析物，弃去滤膜，解析液进行高效液相色谱分析。

利用本发明结合高效液相色谱法同时浓缩、测定污水和自来水中4种芳香族化合物色谱图见图3。

实施例3滤膜顶空溶剂微萃取同时浓缩、测定土壤中4种痕量芳香族化合物

①土壤样品的制备

液体样品的制备取公路旁土壤样品20.00g于具塞锥瓶中，加入甲醇-水(1+5)混合溶液100mL，超声提取30min，静置后过滤，滤液待用。

固体样品的制备取公路旁土壤样品20.00g与试剂瓶中，待用。

②本发明结合高效液相色谱法同时浓缩测定土壤中4种芳香族化合物取10mL带橡皮盖的小瓶，加入固体土壤样品5.0g或1.0mL的土壤样品溶液（放入8mm×4mm搅拌子），置于磁力搅拌器上。将洗净、吹干的滤膜剪成1cm见方的小片，浸泡于辛醇中约30s。待滤膜微孔充满萃取溶剂后，用镊子取出滤膜，在吸水纸上轻轻按压滤膜，以拭去滤膜表面多余的萃取溶剂。取下小瓶的橡皮盖，将一支缝针垂直插入盖中，再用镊子将充满萃取溶剂的滤膜穿在针上。将此橡皮盖盖在小瓶上，调整滤膜位置，使其悬挂于高出样品溶液1cm的顶空相中。在50℃下（液体样品在600rpm的搅拌速度下）萃取20min。萃取结束后，取下瓶盖，用镊子将滤膜从针上取下，放入一只干净的小烧杯中。用甲醇解析滤膜上的分析物，弃去滤膜，解析液进行高效液相色谱分析。

利用本发明结合高效液相色谱法同时浓缩、测定土壤中4种芳香族化合物色谱图见图4和图5。

Claims (9)

1.一种滤膜顶空溶剂微萃取方法，其特征在于：将孔径0.45μm的纤维滤膜剪成小片放入萃取溶剂中浸泡使其微孔充满萃取溶剂，将充满萃取溶剂的滤膜置于样品溶液的上方，对易挥发的目标分析物进行萃取，萃取结束后，将滤膜取出，用溶剂甲醇或乙腈溶解滤膜上的目标分析物，并对其进行分析测定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括步骤：（1）将带盖的样品小瓶中放入搅拌子并置于磁力搅拌器上；（2）加入对照品溶液或待测样品；（3）将纤维滤膜裁剪成小片，洗净、自然晾干；（4）将处理后滤膜置于萃取溶剂中，待滤膜充满萃取溶剂后，取出，拭去滤膜表面多余溶剂；（5）将该滤膜置于样品上方的顶空相中进行萃取；（6）萃取结束后，取出滤膜；（7）用有机溶剂解析浓缩在滤膜上的目标分析物并进行分析测定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的带盖的样品小瓶是5mL、10mL或20mL带橡皮盖的小瓶。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述将纤维滤膜拆剪成小片是选用在高效液相色谱法中常用于过滤有机溶剂的有机滤膜，将其裁剪成边长为1cm的小片。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述洗净、自然晾干是将滤膜依次用丙酮、甲醇、酸、碱清洗，再用蒸馏水反复清洗后，室温下自然晾干。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（4）中所述萃取溶剂是有机溶剂、离子液体或它们的混合溶剂。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（5）中所述滤膜置于样品上方的顶空相中是使用带有盖的小瓶，将一支针垂直插入盖中，将萃取溶剂处理好的滤膜用镊子夹住穿在针上，再将此盖盖在小瓶上，上下拉动针调整滤膜使其位于高出液面1cm的顶空相，压紧，用封口膜密封。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（5）中所述进行萃取是对于液体样品开启磁力搅拌器，在50℃、600rpm的转速下进行萃取。

9.用于权利要求1-8任一方法的滤膜顶空溶剂微萃取装置，其特征在于：包括恒温搅拌器（1）、搅拌子（2）、含有萃取溶剂的纤维滤膜（4）、玻璃小瓶（5）、橡皮盖（6）和针（7），玻璃小瓶（5）置于恒温搅拌器（1）上，搅拌子（2）放置于玻璃小瓶（5）内，针（7）向内穿过橡皮盖（6）并在针（7）上固定含有萃取溶剂的纤维滤膜（4），玻璃小瓶（5）的瓶口装橡皮盖（6）并用封口膜（8）密封。