CN103405944B

CN103405944B - 一体式固相微萃取探针及其制备方法

Info

Publication number: CN103405944B
Application number: CN201310377466.9A
Authority: CN
Inventors: 靳钊
Original assignee: Loyal Positive Analysis Instrument Ltd In Qingdao
Current assignee: Loyal Positive Analysis Instrument Ltd In Qingdao
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2033-08-27
Also published as: CN103405944A

Abstract

本发明公开了一体式固相微萃取探针及其制备方法，该探针包括金属丝、萃取层和金属保护针筒，所述金属丝一端涂覆有所述萃取层，金属丝的另一端穿过金属保护针筒和密封件连接。金属丝直径为0.1-0.4mm，长度为5-10cm；萃取层厚度为5-100μm，长度为1-2cm；萃取层材质可以为高分子材料，也可以为无机材料。本发明所述结构简单、可操作性强；不易折断或脱落，因此坚固耐用、使用寿命长；在萃取层萃取能力下降后，可将萃取层去掉后，重新制备新萃取层，整个探针可重复利用，降低使用成本。

Description

一体式固相微萃取探针及其制备方法

技术领域

本发明属于分析化学领域样品前处理技术领域，尤其涉及一种一体式固相微萃取探针及其制备方法。

背景技术

固相微萃取（Solid Phase Microextraction, SPME）技术是20世纪90年代初发展的样品前处理技术，集萃取、富集和解吸功能于一体，与传统的液-液萃取样品前处理方法相比，具有装置简单、易实现自动化联机运行、操作简便、耗时少、萃取富集效率高、绿色无溶剂等特点，目前已经广泛应用于气体、液体和固体中的挥发性、半挥发性或难挥发性物质的萃取富集，并可直接与气相色谱、液相色谱以及色质谱联用仪等分析仪器联用。

SPME装置的主要耗材为萃取探针，商品化SPME萃取探针为将涂有萃取层的石英纤维萃取头粘到不锈钢丝上制作而成，作为萃取层载体的石英纤维，在使用过程中非常容易折断或脱落，因此萃取探针使用寿命短；商品化萃取探针萃取能力下降后，萃取头不可更换，需整个萃取探针报废，无法重复利用；商品化萃取探针价格昂贵，约900元/支。上述原因导致商品化萃取探针使用成本高昂，给技术推广及使用者带来经济压力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一体式固相微萃取探针及其制备方法，其结构为直接将萃取层涂覆到金属细丝表面，无需将涂有萃取层的萃取头粘接或拼接到萃取探针上，当萃取层萃取能力下降时，将原有萃取层去掉后，重新涂覆萃取层，整个萃取探针即可实现重复利用，大大节约了实验成本。该一体式固相微萃取探针具有制作简单、使用寿命长、使用成本低、可重复利用的优点。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一体式固相微萃取探针，它包括金属丝、萃取层和用于保护萃取层的金属保护针筒，所述金属丝一端涂覆有所述萃取层，金属丝的另一端穿过金属保护针筒与密封件连接。

进一步的，所述固相微萃取探针还包括与密封件连接的连接件。

进一步的，所述连接件为螺母。

进一步的，所述金属丝和金属保护针筒的材质为不锈钢、金属合金或黄铜。

进一步的，所述萃取层材质为聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、聚醚砜、碳纳米管、碳分子筛、二氧化钛或二氧化铝。

进一步的，所述金属丝直径为0.1-0.4mm、长度为5-10cm。

进一步的，所述萃取层厚度为5-100μm、长度为1-2cm。

进一步的，所述金属保护针筒长度为5-10cm，外径为0.5-1.0cm，内径为0.4-0.8cm。

本发明还提供了所述的一体式固相微萃取探针的制备方法，它包括以下步骤：取直径为0.1-0.4mm、长度为5-10cm的金属丝，在金属丝一端的外侧包覆一层厚度为5-100μm、长度为1-2cm的萃取层；将金属丝另一端穿过金属保护针筒和密封件连接。

进一步的，通过直接涂覆法、粘接法、电镀法、溶胶-凝胶法、热固法、光固法、相转换法将萃取层涂覆于金属丝的一端。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明所提供的一体式固相微萃取探针与商品化探针相比较，具有以下优点：（1）结构简单、可操作性强：直接将涂层包覆在金属丝的一端，无需再使用胶黏剂将涂有萃取层的萃取头与金属丝粘接在一起；（2）坚固耐用、使用寿命长：商品化探针是将涂有萃取层的石英纤维粘接到金属丝上，而本发明中的探针是将萃取层直接包覆在金属丝外侧，相比于商品化探针，本发明中的探针不易折断或脱落，因此坚固耐用、使用寿命长；（3）可重复利用：商品化探针在萃取层萃取能力下降后，需将整个探针报废，而本发明中的探针可将萃取层去掉后，重新制备新萃取层，整个探针可重复利用，降低使用成本。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明一体式固相微萃取探针结构示意图，其中，1-萃取层；2-金属丝；3-金属保护针筒；4-密封件；5-螺母。

图2为本发明金属丝和萃取层的结构示意图，其中，1-萃取层；2-金属丝；3-金属保护针筒。

图3为本发明一体式固相微萃取探针（萃取层为50μm的PDMS）与商品化探针（萃取层为100μm的PDMS）萃取BTEX峰面积比较图。

图4本发明一体式固相微萃取探针多次测试BTEX各化合物峰面积分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

实施例1

如图1和图2所示，本发明所述一体式固相微萃取探针包括金属丝2、萃取层1和用于保护萃取层1的金属保护针筒3，所述金属丝2一端外侧包覆有萃取层1，所述金属保护针筒用于保护萃取层，当探针穿过样品瓶隔垫或进样口隔垫时，可将萃取层拉入金属保护针筒内，可以最大限度的起到对萃取层的保护作用，以延长萃取层的寿命。所述金属丝2穿过金属保护针筒3和密封件4与连接件相连接，本实施例中所述连接件为螺母，当然也可以为其他可以实现萃取探针与商品化的SPME装置相连接的连接件。

所述金属丝直径为0.1-0.4mm、长度为5-10cm，金属丝材质为不锈钢、金属合金、黄铜等，本发明所述金属丝来源广泛，而且成本低。在所述金属丝一端的外侧涂覆有萃取层，所述萃取层厚度为5-100μm、长度为1-2cm，萃取层材质可以为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、聚醚砜等高分子材料，也可以为碳纳米管、碳分子筛、二氧化钛、二氧化铝等无机材料。

所述密封件4为三明治式结构，中间为硅胶垫，便于金属丝穿过，将未涂覆萃取层的金属丝2的另一端穿过金属保护针筒3和密封件4与螺母5连接。金属保护针筒3长度为5-10cm，外径为0.5-1.0cm，内径为0.4-0.8cm。

本发明所述的一体式固相微萃取探针的制备方法包括以下步骤：取直径为0.1-0.4mm、长度为5-10cm的金属丝，通过直接涂覆法、粘接法、电镀法、溶胶-凝胶法、热固法、光固法、相转换法等在金属丝一端的外侧包覆一层厚度为5-100μm、长度为1-2cm的萃取层；将金属丝另一端穿过金属保护针筒和密封件与螺母连接。

实施例2、本发明所述固相微萃取探针与商品化探针的使用实验

如实施例1所述制备萃取层为50μm的PDMS一体式固相微萃取探针5支。

于20mL顶空瓶中准确配置200ng/mL浓度的苯系物（BTEX，包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯）水溶液5mL，用自制50μm的PDMS探针进行萃取。将萃取探针接到CTC自动进样器上，完成萃取过程；萃取时间为30min，萃取温度为55℃，转速为250rpm，解吸时间为2min；色谱柱为DB-FFAP（30m′0.32mm′0.25μm）；载气为N₂，载气流速为2mL/min；进样口温度为250℃，分流比为5:1；检测器为FID；程序升温条件为：40℃保持5min，以5℃/min升至60℃，然后以30℃/min升至240℃，保持3min。每根探针重复3次取平均值，得到5根自制探针对苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯萃取峰面积的相对标准偏差（RSD）值分别为：6.2%，4.8%，4.4%，4.6%，4.4%，4.6%，结果列于表1。

当萃取层萃取效率下降后，可以用有机溶剂（如氯仿、苯、甲苯、丙酮、正己烷、N,N-二甲基吡咯烷酮）将萃取层溶解掉或直接将萃取层刮掉，在金属丝上重新包覆一层萃取层，整个固相微萃取探针可以重复利用。

表1 一体式固相微萃取探针的制作重现性结果

萃取头编号	苯	甲苯	乙苯	对二甲苯	间二甲苯	邻二甲苯
							1	1.2	18.3	42.7	44.1	45.1	48.4
2	1.3	17.4	41	42.9	43.25	45.75
							3	1.3	18.85	43.95	45.9	46.4	49.3
4	1.15	16.6	39.15	40.5	41.4	43.9
							5	1.15	17.65	41.15	42.75	43.25	46.15
平均值	1.22	17.76	41.59	43.23	43.88	46.7
							RSD%	6.2	4.8	4.4	4.6	4.4	4.6

表1结果表明，采用本发明中的制备方法得到的一体式固相微萃取探针稳定性能良好，制作重复性好。

实施例3

一体式固相微萃取探针的制备方法如实施例1。

对比自制50μm的PDMS探针与商品化100μm的PDMS探针的萃取能力。于20mL顶空瓶中准确配置200ng/mL浓度的苯系物（BTEX，包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯）水溶液5mL，分别用商品化100μm的PDMS探针和自制50μm的PDMS探针进行萃取。实验条件同实施例1。两者各化合物的峰面积对比图如图3所示，结果表明自制50μm的PDMS探针的萃取效果优于商品化100μm的PDMS探针。

实施例4

一体式固相微萃取探针的制备方法如实施例1。

评价自制50μm的PDMS探针的使用寿命。于20mL顶空瓶中准确配置200ng/mL浓度的苯系物（BTEX，包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯）水溶液5mL，用自制50μm的PDMS探针进行萃取。实验条件同实施例1。实验次数为120次，每次所得各化合物的峰面积如图4所示。结果表明，本发明一体式固相微萃取探针坚固耐用、使用寿命长，重复使用120次后，萃取能力仍无明显下降。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一体式固相微萃取探针的制备方法，固相微萃取探针由金属丝、萃取层、用于保护萃取层的金属保护针筒、密封件和与密封件连接的螺母组成，所述金属丝一端涂覆有所述萃取层，所述金属丝的另一端穿过金属保护针筒与密封件连接；

所述金属丝和金属保护针筒的材质为金属合金；

所述萃取层材质为聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、聚醚砜、碳纳米管、碳分子筛、二氧化钛；

所述金属丝直径为0.1-0.4mm、长度为5-10cm；所述萃取层厚度为5-100μm、长度为1-2cm；所述金属保护针筒长度为5-10cm，外径为0.5-1.0cm，内径为0.4-0.8cm；

所述密封件为三明治式结构，中间为硅胶垫，将未涂覆萃取层的金属丝的另一端穿过金属保护针筒和密封件与螺母连接；

其特征在于包括以下步骤：取直径为0.1-0.4mm、长度为5-10cm的金属丝，在金属丝一端的外侧涂覆一层厚度为5-100μm、长度为1-2cm的萃取层；将金属丝另一端穿过金属保护针筒和密封件连接。

2.根据权利要求1所述的一体式固相微萃取探针的制备方法，其特征在于：通过直接涂覆法、粘接法、电镀法、溶胶-凝胶法、热固法、光固法、相转换法将萃取层涂覆于金属丝的一端。