CN203561538U

CN203561538U - 一种管内固相微萃取系统

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Publication number: CN203561538U
Application number: CN201320788344.4U
Authority: CN
Inventors: 陈军; 张毅军; 柏连阳; 张莉; 张裕平; 陈娜
Original assignee: Henan Institute of Science and Technology
Current assignee: Henan Institute of Science and Technology
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-12-02

Abstract

本实用新型公开了一种管内固相微萃取系统，包括气源，所述的气源连接有恒压阀，所述恒压阀的另一端连接一三通阀，所述三通阀的另外两端分别连接多通道微流蠕动泵的输出端，以及钢管柱，所述钢管柱一端设置有不锈钢螺帽接头，所述钢管柱的另一端通过PEEK接头连接有毛细管整体柱的输入端，所述毛细管整体柱的输出端伸入一用于容纳溶液的接收瓶内；所述多通道微流蠕动泵的输入端还分别连接有样品溶液瓶、柱冲洗瓶和解析液瓶。所述的气源是带有增压装置的气源，或者在没有增压装置的气源上额外增加气动放大泵。本实用新型简化了装置，降低了成本，可与大多数分析仪器实现在线自动化操作整个萃取过程，避免交叉污染，提高萃取效率和方法的重现性。

Description

一种管内固相微萃取系统

技术领域

本实用新型涉及固相微萃取系统，具体涉及一种管内固相微萃取系统。

背景技术

固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）是集吸附、浓缩、解析和进样于一体，无需萃取溶剂，能与气相色谱（GC）和高效液相色谱（HPLC）实现在线联用，一出现就受到分析工作者的青睐。经过二十多年发展，开发了很多的SPME方法和操作模式，其中以外涂纤维SPME（Fiber SPME）和毛细管内微萃取（In-tube SPME）研究和应用范围最广。而毛细管固相微萃取技术是使用一段中空的熔融石英毛细管柱作为萃取介质的载体，在管内壁涂上固定相或者在管内部填充吸附介质，也可采用化学方法直接在毛细管内聚合制备成整体柱。In-tube SPME技术与传统固相微萃取技术比较具有以下优点：1.吸附表面积大，萃取效率高；2.脱附时固定相流失少，无样品组分残留；3.有大量的不同固定相商品毛细管柱可选择；4.能够方便实现与分析仪器在线联用。目前其研究热点一方面体现在各种萃取模式、萃取介质和新型萃取吸附材料及其制备技术方面；另一方面主要集中在毛细管固相微萃取柱与现代分析设备在线联用，如与HPLC、GC、CE、ICP-MS、GC-MS、LC-MS等联用，实现自动进样、萃取、脱附、分析一体化操作，适合海量样品高通量高重复度分析。

传统的管内固相微萃取与现代分析设备的联用主要利用高压液相泵来驱动溶液上样，通过六通阀控制萃取溶液和解析溶液的流向和萃取柱的清洗及活化。其构造复杂，操作较繁琐，设备成本投入较大，且不易精确控制，同时易造成计量泵污染。不太符合样品预处理装置微型化、自动化、高通量、无溶剂和在线联用的主要发展趋势。本实用新型主要通过气源和气动放大泵的高压气体作为动力驱动溶液上样、萃取和解析，同时通过多通道微量蠕动泵分别输送各种溶液，易于精确控制，且不会造成样品的污染。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种管内固相微萃取系统。

本实用新型的技术方案是：一种管内固相微萃取系统，包括气源，所述的气源连接有恒压阀，所述恒压阀的另一端连接一三通阀，所述三通阀的另外两端分别连接多通道微流蠕动泵的输出端，以及钢管柱，所述钢管柱一端设置有不锈钢螺帽接头，所述钢管柱的另一端通过PEEK接头连接有毛细管整体柱的输入端，所述毛细管整体柱的输出端伸入一用于容纳溶液的接收瓶内；所述多通道微流蠕动泵的输入端还分别连接有样品溶液瓶、柱冲洗瓶和解析液瓶。

本实用新型的进一步改进包括：

所述的毛细管整体柱的外面套有PEEK保护管。

所述的气源是气压为0-200MPa。

所述毛细管整体柱的输出端通过一PEEK接头连接有二通，所述二通的另一端通过PEEK接头连接有一PEEK管，所述PEEK管的另一端延伸至所述接收瓶内或者通过钢管管路与分析仪器设备联用。

所述各个部件之间的气路连接件为钢管。

所述气源和恒压阀之间还设置有增加气压的气动放大泵。所述的气源通过气动放大泵后可以使气压在0-200MPa范围内调节。

所述的气源为氮气。所述的气源是带有增压装置的气源，或者在没有增压装置的气源上额外增加气动放大泵。

本实用新型具有以下优点

1.简化了装置，降低了成本，采用气动恒压的方式驱动溶液通过整体萃取柱，与常规通过高压色谱泵驱动大大简化了装置的成本，也使得操作更为简便、快速、高效和灵敏。可满足各类色谱实验室的需求，易于大面积推广。

2.可与大多数分析仪器实现在线自动化操作整个萃取过程，完全可以自动化，并且能与气相色谱GC、高压液相色谱HPLC、高效毛细管电泳HPCE，质谱MS电感耦合等离子光谱ICP和离子色谱IC等多种现代分析仪器实现无缝连接联用，实现样品萃取、浓缩、解析、进样、分析过程的自动化在线操作。

3.避免交叉污染，提高萃取效率和方法的重现性采用多通道微流蠕动泵，避免了样品的交叉污染，加快了萃取效率和准确性，提高了方法的重现性水平。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、气源，2、气动放大泵，3、恒压阀，4、钢管柱，5、毛细管整体柱，6、二通，7、接收瓶，8、样品溶液瓶，9、柱冲洗液瓶，10、解析液瓶，11、多通道微流蠕动泵，12、三通阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细说明。

如图1所示，本实用新型一种管内固相微萃取系统，包括气源，所述的气源连接有恒压阀，所述恒压阀的另一端连接一三通阀，所述三通阀的另外两端分别连接多通道微流蠕动泵的输出端，以及钢管柱，所述钢管柱一端设置有不锈钢螺帽接头，所述钢管柱的另一端通过PEEK接头连接有毛细管整体柱的输入端，所述毛细管整体柱的输出端伸入一用于容纳溶液的接收瓶内；所述多通道微流蠕动泵的输入端还分别连接有样品溶液瓶、柱冲洗瓶和解析液瓶。所述的毛细管整体柱的外面套有PEEK保护管。所述的气源是气压为0-200MPa。

所述毛细管整体柱的输出端通过一PEEK接头连接有二通，所述二通的另一端通过PEEK接头连接有一PEEK管，所述PEEK管的另一端延伸至所述接收瓶内或者通过钢管管路与分析仪器设备联用。本实用新型所述各个部件之间的气路连接件为钢管。所述气源和恒压阀之间还设置有增加气压的气动放大泵。所述的气源优选氮气。

本实用新型的使用方法是：1.上样：通过微流蠕动泵将待萃取溶液按所需体积泵入到钢管柱中。2.萃取：关闭三通阀阀的蠕动泵阀门，开启氮气瓶气压，通过氮气恒压阀调节进入钢管柱的气压使之达到所要求的气压（一般为15～80MPa），利用气压将待萃取溶液恒流速压送通过毛细管固相萃取柱（可为整体柱或者填充柱）。萃取目标物在流通毛细管固相萃取住时被萃取并吸附在柱内固定相上。流出溶液弃去。3.解析：用合适的水溶液或有机溶剂（一般为甲酸水溶液和甲酸甲醇溶液）按1/25～1/50的萃取溶液体积通过蠕动泵泵入到钢管柱，按上样和萃取的流程和压力条件完成解析步骤。收集解析液上气相或者液相进行分析检测。

下面结合具体实例对本实用新型的使用方法做进一步说明

实例一利用甲基丙烯酸酯毛细管固相微萃取整体柱与HPLC联用检测环境水样中的痕量芳香烃

（1）甲基丙烯酸酯固相微萃取整体柱的制备取功能单体270μL甲基丙烯酸丁酯（BMA）和交联剂150μL己二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA），将其加入含60μL H₂O、217μL1,4-丁二醇、400μL正丙醇的三元致孔剂中组成混合溶液，室温下避光超声10min后，加入光引发剂Irgacure1800(占反应单体质量分数的1%)，避光超声10min，通氮气5min。将上述混合溶液吸入到经过酸碱及烯基化处理后的毛细管(530μm ID，690μm OD)中，利用紫外光引发制备得到甲基丙烯酸酯整体柱，用甲醇在高效液相色谱（HPLC）泵的作用下将未反应的单体、致孔剂、可溶性化合物冲洗出来，约1h。裁断成长度为5cm即得到甲基丙烯酸酯固相微萃取整体柱。

（2）萃取条件将制备的甲基丙烯酸酯固相微萃取整体柱连接到本实用新型装置上，在保证钢管柱为40MPa下进行整个萃取流程。通过蠕动泵将5mL添加有甲苯、乙苯、联苯、丙苯和菲的芳香烃化合物环境水样（加标量均为50μg/L）泵入到钢管柱进行上样和萃取，流出液弃去；再泵入200μL甲醇溶液解析。解析液直接上高效液相分析检测。

（3）添加回收结果液相色谱条件：色谱柱ODS-C₁₈(150×4.6mm ID,∮5μm)；流速1mL/min；检测波长200nm；流动相乙腈/水=70/30（v/v）；进样量为20μL。分析检测结果表明：其所添加的5种芳香烃化合物的相对回收率（n=6）均大于90.8%，相对标准偏差小于5.28%，方法线性范围为10～100μg/L，检出限大于0.012μg/L。

实例二利用分子印迹固相微萃取整体柱与HPLC联用检测土样中痕量三嗪类除草剂

（1）分子印迹固相微萃取整体柱的制备将模板分子莠去津0.50mmol，功能单体甲基丙烯酸（MAA）3.0mmol，致孔剂甲苯5.380mmol，十二醇14.278mmol于安培瓶中超声10min，然后加入交联剂已二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）12.13mmol超声15min,混匀后加入引发剂AIBN0.030g超声10min。将上述混合溶液吸入到经过酸碱及烯基化处理后的毛细管(320μm ID,450μm OD)中，利用微波引发制备得到三嗪模板的分子印迹整体柱，用甲醇在高效液相色谱（HPLC）泵的作用下将未反应的模板、单体、致孔剂及可溶性化合物冲洗出来，流出液过紫外检测器220nm检测，约12h待冲至基线平衡后备用。裁断成长度为5cm即得到三嗪分子印迹固相微萃取整体柱。

（2）萃取条件土样预处理：土壤样品采样后先去除沙石及杂质，再置于80℃烘箱干燥至恒重，过泰勒筛保留粒径80-100目的土样。取土样0.5g，添加制成含均三嗪、特丁津、莠去津、莠灭净浓度为0.04μg/g混合样的土样，混合均匀。加入10mL乙酸乙酯，超声萃取20min，离心（3000rpm），重复二次，合并滤液，并用氮吹仪吹至近干（温度70℃），残夜用10mL正己烷溶解定容后上样萃取。

将制备的三嗪分子印迹固相微萃取整体柱连接到本实用新型装置上，在保证钢管柱为40MPa下进行整个萃取流程。通过蠕动泵将经过预处理添加有三嗪类除草剂的混合正己烷溶液5mL泵入到钢管柱进行上样和萃取，流出液弃去；再泵入200μL无水甲醇/乙腈（50/50，v/v）溶液解析。解析液直接上高效液相分析检测。

（3）添加回收结果液相色谱条件：ODS-C₁₈色谱柱（150mm×4.6mm ID，∮4μm）；流动相乙腈/水=60/40（v/v），柱温为室温，流速0.8mL/min，检测波长220nm，进样量为20μL。分析检测结果表明：其所添加的4种三嗪类除草剂的相对回收率（n=6）均大于91.3%，相对标准偏差小于7.13%，方法线性范围为10～400μg/L，检出限大于0.52μg/L。

本实用新型采用气动恒压的方式驱动溶液通过整体萃取柱，与常规通过高压色谱泵驱动大大简化了装置的成本，也使得操作更为简便、快速、高效和灵敏。可满足各类色谱实验室的需求，易于大面积推广。可与大多数分析仪器实现在线自动化操作整个萃取过程，完全可以自动化，并且能与气相色谱GC、高压液相色谱HPLC、高效毛细管电泳HPCE，质谱MS电感耦合等离子光谱ICP和离子色谱IC等多种现代分析仪器实现无缝连接联用，实现样品萃取、浓缩、解析、进样、分析过程的自动化在线操作。避免交叉污染，提高萃取效率和方法的重现性采用多通道微流蠕动泵，避免了样品的交叉污染，加快了萃取效率和准确性，提高了方法的重现性水平。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种管内固相微萃取系统，其特征在于，包括气源，所述的气源连接有恒压阀，所述恒压阀的另一端连接一三通阀，所述三通阀的另外两端分别连接多通道微流蠕动泵的输出端，以及钢管柱，所述钢管柱一端设置有不锈钢螺帽接头，所述钢管柱的另一端通过PEEK接头连接有毛细管整体柱的输入端，所述毛细管整体柱的输出端伸入一用于容纳溶液的接收瓶内；所述多通道微流蠕动泵的输入端还分别连接有样品溶液瓶、柱冲洗瓶和解析液瓶。

2.根据权利要求1所述的一种管内固相微萃取系统，其特征在于，所述的毛细管整体柱的外面套有PEEK保护管。

3.根据权利要求1所述的一种管内固相微萃取系统，其特征在于，所述的气源是气压为0-200MPa。

4.根据权利要求1所述的一种管内固相微萃取系统，其特征在于，所述毛细管整体柱的输出端通过一PEEK接头连接有二通，所述二通的另一端通过PEEK接头连接有一PEEK管，所述PEEK管的另一端延伸至所述接收瓶内或者通过钢管管路与分析仪器设备联用。

5.根据权利要求1所述的一种管内固相微萃取系统，其特征在于，所述各个部件之间的气路连接件为钢管。

6.根据权利要求1所述的一种管内固相微萃取系统，其特征在于，所述气源和恒压阀之间还设置有增加气压的气动放大泵。

7.根据权利要求1所述的一种管内固相微萃取系统，其特征在于，所述的气源为氮气。