CN1828290A

CN1828290A - 固相萃取－液相色谱在线联用分析水中痕量有机物的方法

Info

Publication number: CN1828290A
Application number: CN 200610023536
Authority: CN
Inventors: 陈玲; 李竺; 郜洪文; 唐银健; 赵建夫
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2006-09-06

Abstract

本发明涉及一种固相萃取－液相色谱在线联用分析水中痕量有机物的方法，通过添加一只新增六通阀(3)，以不锈钢管将一支内含可更换吸附剂的固相萃取柱(4)、一个高压输液泵(2)、一套商品化自带的液相六通阀(7)的高效液相色谱仪在线耦合，实现水样中痕量有机物的在线富集、分析。样品(1)在高压输液泵(2)的作用下通过新增六通阀(3)进入固相萃取柱(4)，待样品(1)中待测组分在固相萃取吸附剂上富集后，同时转动新增六通阀(3)和液相六通阀(7)，这样高效液相色谱流动相洗脱固相萃取柱上富集的目标物进入液相色谱分析系统进行分析。本发明快速、高效、易自动化，适合于饮用水、地表水和其他低黏度液体中痕量有机污染物的富集、分析。

Description

固相萃取-液相色谱在线联用分析水中痕量有机物的方法

技术领域

本发明涉及一种在线联用固相萃取预处理和高效液相色谱分析方法，以实现样品中有机物的富集和分析的方法，属于环境分析领域。

背景技术

有机污染物在环境中残留量很低，往往低至μg/l甚至ng/l，这就给这些痕量有机污染物的检测、研究带来了困难。环境样品的预处理过程是一个重要环节，有文献报道，一个完整的样品分析过程，各步所需的时间占全部分析时间的百分率为：样品采集6.0％；样品处理61.0％，分析测试6.0％，数据处理与报告27.0％。其中，样品处理所需的时间最长，约占整个分析时间的三分之二。目前对水样中有机物的预处理技术主要有液-液萃取法、固相萃取法、固相微萃取法等。

液-液萃取法(LLE)是基于物质在不同溶剂相中分配系数不同，用一种适宜溶剂从水样中萃取水中溶解度很小有机物的方法。该方法较为传统、经典，在国内外已有很多研究，但存在耗时、耗试剂，易造成交叉污染等缺点，且操作步骤繁琐，浪费大量人力物力。

固相萃取技术(SPE)因其简单、高效、易实现自动化和有机溶剂低耗量等优点逐渐取代传统的液-液萃取法(LLE)，成为样品预处理的可靠方法，特别适用于环境样品中痕量有机物的检测和分析。尽管离线固相萃取因萃取效率高、使用溶剂少、富集倍数大等优点已广泛应用于环境样品中有机污染物残留的分析。但当使用离线SPE处理批样品时，仍感操作繁琐、分析物有损失、灵敏度不足等遗憾。

固相微萃取技术(SPME)是一种基于待测物质在样品及萃取涂层中平衡分配的萃取技术，遵循相似相溶原理。SPME操作简便、无需使用大量有机溶剂，且易与气相色谱或液相色谱实现自动化操作。但SPME仅适用于分析挥发性和半挥发性的有机物，对占有机物种类近2/3的难挥发性有机物无能为力。

因此寻求一种适合环境中有机污染物检测的快速、高效、易自动化、重现性强的预处理方法已成为环境工作者迫切需要解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线联用固相萃取和高效液相色谱的方法，以实现水样中痕量有机物的富集与高效液相色谱分析耦合的自动化过程。

为实现上述目的，本发明通过一只六通阀以不锈钢管路将高压输液泵、在线固相萃取柱与商品化高效液相色谱在线联用，从而实现水样中的痕量有机物的在线富集、分析。具体工艺如下：

第一步，构建在线联用分析装置：将一只新增六通阀和不锈钢管将固相萃取柱与高效液相色谱仪连接在一起，以实现水中痕量有机物的在线富集和分析；

第二步，进行水中痕量有机物的在线富集：先用高压输液泵以5mL·min^-1流速依次输送10mL乙腈和10mL纯水将固相萃取柱活化；然后，不间断地以5mL·min^-1流速，将经0.45μm膜过滤后待测水样通入固相萃取柱，通入量为10～100mL，进行水样中有机物的富集；最后，以相同流速，将5mL纯水通入，完成固相萃取柱的洗涤；

第三步，同时切换新增六通阀和液相六通阀后，液相流动相在液相输液泵的带动下，以与水样富集相同的方向，将固相萃取柱上富集的水中痕量有机物洗脱下来，进入分析柱和液相检测器进行在线液相分析，得到结果。

本发明的高压输液泵流速范围为0～9.999mL/min，压力范围为0～5400psi，其作用是通过输送有机溶剂实现固相萃取柱的洗涤、活化并输送液体样品到固相萃取柱以实现样品中痕量有机物在萃取柱上的富集。

固相萃取柱为填充柱，内径4mm，长度20mm，填料粒径5μm，可根据目标有机物选择填充不同材料的固相萃取吸附剂作为填料。其外壳为不锈钢管结构，不同于一般离线固相萃取时使用的聚四氟乙烯外壳，可承受液体输送时的高压。

新增六通阀分别和高压输液泵、固相萃取柱和高效液相色谱自带的液相六通阀通过1/16不锈钢管连接，完成样品在固相萃取柱上的富集和高效液相色谱流动相洗脱萃取柱上富集目标分析物的切换。

整套装置中的连接管路均为1/16不锈钢管连接，可保证高压状态下装置无漏液现象。

进行在线固相萃取-高效液相色谱分析时，新增六通阀首先将在线固相萃取柱与高压输液泵连接，经过柱活化、样品吸附、杂质清洗等步骤后，同时切换2只六通阀使固相萃取柱与高效液相色谱系统相连，这样液相流动相将固相萃取柱上富集的有机物洗脱下来进入分析柱分离，进入检测器检测。

本发明的优点如下：

1、本发明由于在线联用固相萃取法和高效液相色谱法，操作简单易行，避免了一般离线固相萃取法操作繁琐、分析物易损失、耗用有机溶剂等缺点。

2、本发明中的在线固相萃取吸附剂更换方便，在实际应用时可根据目标分析物性质选择不同类型的吸附剂。

3、本发明中固相萃取柱以正向方式与分析柱串联连接，这样高压液相泵输送液体样品的方向与流动相的方向相同，水样中可能存在的胶体、颗粒物沉积于固相萃取柱的前端，可避免分析柱的污染。若在线固相萃取柱因多次使用而堵塞不能使用，更换萃取柱吸附剂即可。

4、本发明由于将新增六通阀和液相六通阀串联连接，可实现在线固相萃取-高效液相色谱法与液相直接进样的独立操作。这样，本发明无需任何操作，即可实现手动液相进样与在线SPE-HPLC方便切换。

5、本发明适于液体样品中痕量有机物的分析，可较大程度降低方法检测限，提高灵敏度。尤其适用于一定极性或极性较大的有机物，因为这类物质进行固相萃取时穿透体积较小，一般离线固相萃取法很难达到此类物质痕量分析的灵敏度要求，而在线固相萃取-高效液相色谱法由于灵敏度较高，只需较小水样体积即可达到有机物痕量分析的要求。

附图说明

图1为本发明的流程示意图

图2-a为水样中痕量有机物的在线萃取富集过程

图2-b为在线固相萃取柱富集的有机物经流动相的在线洗脱分析过程

图3为上海市某地表水中多环芳烃经在线固相萃取-高效液相色谱分析的色谱图

图中标号为：

1活化溶剂或待测水样，2高压输液泵，3新增六通阀，4固相萃取柱，5分析柱，6液相检测器，7液相六通阀，8液相输液泵

具体实施方式

以下结合附图提供两项实施例：

实施例1

本发明只需在一般液相色谱前外加一个高压输液泵2、一只新增六通阀3、一只固相萃取柱4及其之间的不锈钢连接管道即可。具体连接方式如图2所示。

新增六通阀3的6个接口A、B、C、D、E、F分别接高压输液泵2、富集废液、分析柱5入口端、液相六通阀7和固相萃取柱4两端。其中，接口A接高压输液泵2，用于输送活化溶剂和待测水样1；接口B接富集废液，用于收集固相萃取柱4活化和水样经在线萃取柱4后流出的废液；接口C和F接在固相萃取柱4两端；接口D接分析柱5入口端，用于在线洗脱分离；接口E接液相六通阀7的E’接口，用于在线洗脱时流动相的正相洗脱。

液相六通阀7的6个接口A’、B’、C’、D’、E’、F’分别接液相进样口、液相废液口、液相输液泵8、新增六通阀3和定量环两端。其中，接口A’接液相进样口，用于不进行在线分析时，液相的直接进样分析；接口B’接液相废液口，用于收集接口A’经定量环后多余的废液；接口C’和F’为不锈钢连接管，在此处放置一只定量环(图2中未标出)，可用于不进行在线固相萃取一液相色谱操作时的液相直接进样分析；接口D’接液相输液泵8；接口E’接新增六通阀3的E接口，用于在线洗脱。

本发明的流程示意图如图2所示，具体操作步骤如下：第一步，高压输液泵2将活化溶剂或待测水样1送到A，并按照A→F→固相萃取柱4→C→B→富集废液的顺序以5mL·min^-1流速输送10mL乙腈(或甲醇)和10ml纯水通过固相萃取柱4以实现固相萃取柱4的在线活化；第二步，用10～100水样1代替10mL乙腈(或甲醇)和10ml纯水通过固相萃取柱4以实现水样中痕量有机物的富集；用5mL纯水洗涤固相萃取柱4。其中，液相流动相按照液相输液泵8→D’→C’→F’→E’→E→D→分析柱5→液相检测器6的顺序冲洗分析柱5(见图2-a)；第三步，通过2只六通阀(3和7)的同时切换，在液相输液泵8的带动下，液相流动相根据分析需要以合适配比在液相输液泵8的带动下，按照液相输液泵8→D’→E’→E→F→固相萃取柱4→C→D→分析柱5→液相检测器6的顺序，将固相萃取柱4上富集的水中痕量有机物洗脱下来，进入分析柱5和液相检测器6进行液相分析，在此过程中，高压液相泵2不运作(见图2-b)。

实施例2

运用本发明装置对上海市某地表水中低分子量多环芳烃进行采样分析，该地表水的基本性质为：水温23.2℃，浊度80NTU，pH 7.85，TOC 7.80mg·L^-1，DOC 6.89mg·L^-1。具体操作步骤如下：先用高压输液泵2以5mL·min^-1流速依次输送10mL乙腈和10mL纯水活化固相萃取柱4；然后不问断地以5mL·min^-1流速加入25mL经0.45μm膜过滤后该地表水样1；接着以相同流速用5mL纯水洗涤；最后，同时切换新增六通阀3和液相六通阀7，用液相流动相将固相萃取柱4上富集的低分子量多环芳烃洗脱下来进入分析柱5进行分析。液相色谱分析条件：SHIMADZU 250mm×4.6mm×5μm C18反相柱；乙腈-水(75∶25)等度洗脱，流速：1mL·min^-1；紫外检测器0～9.5min，λ＝210nm，9.5～14min，λ＝254nm；荧光检测器使各组分处于最佳激发/发射波长处：苯/萘(270nm/340nm)，联苯(260nm/320nm)，芴(270nm/340nm)，菲/蒽(255nm/370nm)。整个固相萃取-液相色谱在线联用富集、分析水中低分子量多环芳烃的过程只需要25min，相比于-般离线操作所需的3h，简便高效，并且避免了离线固相萃取操作时分析物易损失、耗用有机溶剂量大等缺点。

对该地表水样品中多环芳烃的在线固相萃取-高效液相色谱分析结果表明，该地表水中受到一定程度低分子量多环芳烃(萘、芴、菲和蒽)的污染，其分析谱图如图3所示，其中a为萘，b为芴，c为菲，d为蒽。实验表明，该地表水中含萘121ng·L^-1，芴321ng·L^-1，菲236ng·L^-1和蒽21.5ng·L^-1；而离线固相萃取法需250mL水样才能得到这一结果。因此，本发明对水中多环芳烃具有较高富集倍数和极低检测限。

Claims

1.固相萃取-液相色谱在线联用分析水中痕量有机物的方法，其特征在于：

第一步，构建在线联用分析装置

将一只新增六通阀(3)和不锈钢管将固相萃取柱(4)与高效液相色谱仪连接在一起，以实现水中痕量有机物的在线富集和分析；

第二步，进行水中痕量有机物的在线富集

先用高压输液泵(2)以5mL·min^-1流速依次输送10mL乙腈和10mL纯水将固相萃取柱(4)活化；然后，不间断地以5mL·min^-1流速，将经0.45μm膜过滤后待测水样通入固相萃取柱(4)，通入量为10～100mL，进行水样中有机物的富集；最后，以相同流速，将5mL纯水通入，完成固相萃取柱(4)的洗涤；

第三步，同时切换新增六通阀(3)和液相六通阀(7)后，液相流动相在液相输液泵(8)的带动下，以与水样富集相同的方向，将固相萃取柱(4)上富集的水中痕量有机物洗脱下来，进入分析柱(5)和液相检测器(6)进行在线液相分析，得到结果。

2.根据权利要求1所述的固相萃取一液相色谱在线联用分析水中痕量有机物的方法，其特征在于：所述的第一步的构建在线联用分析装置的方法是：新增六通阀(3)与液相六通阀(7)具有相互匹配的A、B、C、D、E、F六个通道，先在新增六通阀(3)的接口A前外接一个高压输液泵(2)；将接口C和F分别与固相萃取柱(4)两端连接，用于进行水样中有机物的在线富集，然后将接口B与富集废液连接，用于收集固相萃取柱(4)活化和待测水样经萃取柱(4)后流出的废液；接着将接口D通过分析柱(5)和液相检测器(6)连接，最后将接口E与液相六通阀(7)的接口E’连接，用于在线洗脱；同时将液相六通阀(7)的六个接口A’、B’、C’、D’、E’和F’中的接口A’与液相进样口连接，用于不进行在线分析时，液相的直接进样分析；将接口C’和F’分别与一只定量环两端连接，用于不进行在线分析时，液相的直接进样分析；将B’接液相废液口，用于收集接口A’经定量环后多余的废液；将接口D’接液相输液泵(8)和液相流动相连接；将接口E’接回到新增六通阀(3)的E，用于在线洗脱。