CN110596290A - 一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法，其包括一级色谱，样品的高温高压色谱提取；二级色谱，样品的色谱净化；三级色谱，样品的色谱分离与分析三个步骤。本发明创建了集提取、净化、分离测定于一体的三级色谱测试法，一次完成样品处理和测试的全过程，省去了样品转移、浓缩等环节，分析时间大大减少，且不需要高效快速溶剂萃取仪和其它大型设备，成本低，另外样品量和提取溶剂用量小，提高了样品利用率、降低了环境污染。

Description

一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法
技术领域
本发明属于化学物质检测领域，具体涉及一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法。
背景技术
固体物质包括土壤、沉积物和以纤维为基质的固体物质，如中草药、蔬菜等，它们有效成分及危害成分分析测定的前处理方法都是按提取—浓缩—粗分—净化—浓缩的模式进行，最后多采用高效液相色谱或液相色谱质谱联用分析，这种经典处理方法样品利用率低、误差大、成本高、过程长，并且工作过程中造成一定的环境污染。
如“土壤和沉积物多环芳烃的测定—高效液相色谱法HJ784-2016”、“土壤和沉积物半挥发性有机物的测定—气相色谱-质谱法HJ834-2017”的样品处理，利用经典方法提取时，10克土样用100ml有机溶剂索氏提取需18小时；溶剂用氮吹法浓缩至3ml，再用色谱法净化，反复加乙腈氮吹浓缩使原来溶剂完全被乙腈置换并浓缩至小于1ml，转移至1ml容量瓶用乙腈定容至刻度，吸取10ul(1ml的百分之一)进行色谱测试，样品利用率极低；另外样品处理时间约3个工作日，样品处理所用有机溶剂200ml左右，且全部蒸发到环境之中，所用容器1ml容量瓶、反复氮吹浓缩样品的处理误差大于10％。
新的高温高压提取能代替索氏提取步骤，使原来18小时的提取时间缩短至0.5小时，但其他处理步骤的时间没有缩短，带进误差的环节没有根除，还增加了一套与高效液相色谱仪价格相当的设备—高效快速溶剂萃取仪，使得成本增加。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法，包括以下步骤：
(1)一级色谱：样品的高温高压色谱提取；
(2)二级色谱：样品的色谱净化；
(3)三级色谱：样品的色谱分离与分析。
上述方案中，样品的高温高压色谱提取分析包括以下步骤：
(a)取样：将要测定的固体样品制成60-80目的颗粒状，称取0.1g，选择合适的提取色谱柱将其填满，将提取色谱柱串联至液相色谱六通阀的定量环(loop)位置，将液相色谱六通阀旋至装样(load)位置；
(b)湿样：用微量注射器从液相色谱六通阀的进样口注入溶剂，溶剂剂量以浸没样品为准；
(c)静态提取：在液相色谱六通阀色谱柱入口接入开关阀，并关闭开关阀，在开关阀后依次接入净化色谱柱和分析色谱柱，设置好液相色谱溶剂梯度和流速程序，将液相色谱六通阀旋转至进样(inject)位置，当压力达到指定压力时，将泵流速保持为零，同时对提取色谱柱进行加热；
(d)动态提取：所述(c)步骤保持一段时间后，打开开关阀，同时在流速程序中加大流速进行动态提取，此过程保持一段时间；
优选地，在上述方案动态提取过程完成后，将液相色谱六通阀旋至装样(load)位置，根据分离情况对分析色谱柱内的样品进行等度洗脱或梯度洗脱分离。
进一步地，在所述步骤(a)中，取样时，可加满样品称量去皮计算样品的填装量。
进一步地，在所述分离样品采用梯度洗脱时，流动相选择乙腈和水。
本发明的有益效果：
本发明创建了提取、净化、分离测定一体化的三级色谱法，可以一次性完成样品处理和测试的全过程，省去了浓缩、转移样品等步骤，大大缩短了整个测定过程的时间成本，提高了样品利用率，减小了过程误差，降低了由于大量溶剂蒸发而造成的环境污染；另外，高温高压提取过程中，不需要增加新的大型设备，降低了测试成本。
附图说明
图1为三级色谱测定流程图；
图2为液相色谱六通阀装样(load)位置状态流向图；
图3为液相色谱六通阀进样(inject)位置状态流向图；
附图标记说明：
1:液相六通阀出样口；2：液相六通阀进样口；3、6：液相六通阀定量环(loop)位置；4：液相六通阀色谱柱入口；5：液相六通阀流动相入口；
7：提取色谱柱；8：开关阀；9：净化色谱柱；10：分析色谱柱；
11：泵；12：液相色谱六通阀；13：加热设备
具体实施方式
为了更清楚地展示本发明的具体内容，首先对三级色谱做以下解释：
所谓三级色谱，即先将测定样品装入色谱柱中进行高温高压提取，并色谱法洗脱出提取物，此过程为一级色谱，再将提取好的样品进行色谱过滤净化，此过程为二级色谱，最后将净化后的样品进行色谱分离分析，此过程为三级色谱测定。
以下结合实施方案对具体过程进行阐述。
本实施例以土壤为样品材料。
先进行土壤取样、湿样：将土壤样品制成60-80目的颗粒状，在适当的提取色谱柱7中利用加满样品称量去皮法计算出所称样品量约0.1g，然后将提取色谱柱7串联至液相色谱六通阀的定量环(loop)位置，再将液相色谱六通阀12旋至装样(load)位置，此时液相色谱六通阀连通状态如图2所示，用微量注射器从液相色谱六通阀的进样口2注入提取溶剂乙腈，其剂量以浸没样品为准，此处溶剂用量极少，且随流动相收集于废液瓶中，几乎对环境不造成污染。
湿样完成后，开始进行静态提取：在液相色谱六通阀色谱柱入口接入开关阀8，并关闭开关阀8，在开关阀8后依次接入净化色谱柱9和分析色谱柱10，为后续的净化、分析一体化做准备，完成上述步骤后将液相色谱溶剂的梯度和流速程序设置好，再将液相色谱六通阀12旋转至进样(inject)位置，当压力达到指定压力时，将泵11流速保持为零，同时对提取色谱柱7进行加热，由于此时提取压力比快速溶剂提取压力高，因此溶剂乙腈的沸点比用快速溶剂提取仪时相同溶剂的沸点高得多，物理化学告诉我们，温度提高10℃，反应(提取)速度提高2-4倍，以其下限2倍估算，提取温度从50℃(索氏提取温度)提高到150℃(高压高温提取温度)，提取速度增加了210＝1024倍，原来18小时(1080分钟)提取的效果与150℃1分钟提取的效果相当，故提取时间大大缩短。
上述过程为静态提取，此状态保持5min后，再打开开关阀8，同时在流速程序中加大流速至0.1ml/min进行动态提取，此过程中，提取液流经净化色谱柱9至分析色谱柱10中，由于流速很小提取物只分布于分析色谱柱头10，另外提取过程中提取剂为高温高压乙腈，流出提取柱后溶剂快速冷却，此过程保持2min，直至提取完成。
提取完成后，将液相色谱六通阀12旋至取样(load)位置，流动相由液相六通阀12的流动相入口5处直接流经液相六通阀12的色谱柱入口4，再经过开关阀8流经净化色谱柱9到达分析色谱柱10，在分析色谱柱10中，待测组分得到很好的分离测定，此过程所需时间和单独用分析色谱柱测试相同。
上述过程的梯度程序如下表：
T(min) 水％ 乙腈％ 流速ml/min 备注
0 60 40 1 未进样
0.001 0 100 0.1 进样后，关闭开关阀
0.00x 0 100 0 压力达到后，泵流速设为零开始静态提取
5.00 0 100 0 静态高温高压提取0.00X—5.00min X≥1
7 0 100 0.1 动态热压色谱提取5—7min 5分钟开开关阀
7.01 60 40 1.0 将进样器切换至load流动相直接进分析柱
40 5 95 1.0 正常梯度洗脱分离分析7.01—40min
50 5 95 1.0 等度分离分析40—50min
50.1 60 40 1.0 恢复到起始状态
可以看出，以上整个过程中没有样品转移浓缩步骤而采用色谱提取、净化、分析一体，缩短了整个测定过程的时间成本，提高了样品利用率，减小了过程误差，降低了由于大量溶剂蒸发而造成的环境污染；另外，高温高压提取过程中，不需要增加新的大型设备，降低了测试成本。
以上所述发明仅是优选实施方法，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明方法原理的前提下的若干改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)一级色谱：样品的高温高压色谱提取；
(2)二级色谱：样品的色谱净化；
(3)三级色谱：样品的色谱分离与分析。
2.如权利要求1所述的一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，样品的高温高压色谱提取包括以下步骤：
(a)取样：将要测定的固体样品制成颗粒状，称量约0.1g装满提取色谱柱，将提取色谱柱串联至液相色谱六通阀的定量环位置，将液相色谱六通阀旋至装样位置；
(b)湿样：用微量注射器从液相色谱六通阀的进样口注入溶剂，溶剂剂量以浸没样品为准；
(c)静态提取：在液相色谱六通阀色谱柱入口接入开关阀，并关闭开关阀，在开关阀后依次接入净化色谱柱和分析色谱柱，设置好液相色谱溶剂梯度和流速程序，将液相色谱六通阀旋转至进样位置，当压力达到指定压力时，将泵流速保持为零，同时对提取色谱柱加热；
(d)动态提取：所述(c)步骤保持一段时间后，打开开关阀，同时在流速程序中加大流速进行动态提取，此过程仍保持一段时间。
3.如权利要求2所述的一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法，其特征在于，所述样品的净化、分离分析步骤包括在所述步骤(d)动态提取过程完成后，将液相色谱六通阀旋至装样位置，根据分离情况对分析色谱柱内的样品进行等度洗脱或梯度洗脱分离。
4.如权利要求3所述的一种三级色谱快速测定固体样品中有机化合物的方法，其特征在于，所述分离样品采用梯度洗脱时，流动相可选择乙腈和水。
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