一種固相萃取裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于樣品制備領(lǐng)域，具體地說，涉及一種固相萃取裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]由于大部分實(shí)際樣品的基體和組成十分復(fù)雜，因此樣品前處理成為樣品分析中不可或缺的重要步驟。通過前處理，去除試樣中的干擾物質(zhì)并濃縮目標(biāo)物，以彌補(bǔ)現(xiàn)有分離技術(shù)和儀器檢測靈敏度的不足。實(shí)際分析中樣品前處理花費(fèi)的時間往往占到整個分析過程的三分之二甚至更多。隨著儀器水平和分析技術(shù)的不斷提高，樣品前處理已成為制約整個分析過程的瓶頸。
[0003]傳統(tǒng)的樣品前處理方法有液-液萃取、索氏萃取、層析、蒸餾、吸附、離心以及過濾等，但這些方法普遍具有使用大量有機(jī)溶劑、處理時間長和操作步驟多的缺點(diǎn)。這些方法不但容易損失樣品、產(chǎn)生較大誤差，而且有毒溶劑的使用會影響操作人員健康，污染環(huán)境。
[0004]固相微萃取(SPME)是20世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)樣品前處理技術(shù)。SPME的最大特點(diǎn)就是集取樣、萃取、富集、進(jìn)樣于一體，因而操作簡便，并且不需溶劑，萃取速度快、操作成本低、不污染環(huán)境、便于實(shí)現(xiàn)自動化以及易于與色譜、電泳等高效分離檢測手段聯(lián)用，因此，在化學(xué)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境領(lǐng)域及藥物分析中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0005]但是無論是纖維固相微萃取(Fiber-SPME)、管內(nèi)固相微萃取(In-Tube SPME)還是后續(xù)發(fā)展的吸附攪拌棒技術(shù)(SBSE)其萃取時間都在15min以上，且其萃取材質(zhì)大部分為石英或者玻璃，材料易碎；大部分萃取方法都為手動操作，難以實(shí)現(xiàn)自動化。因此，這些萃取方法都難以達(dá)到大通量快速自動化的樣品前處理要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種固相萃取裝置。與現(xiàn)有技術(shù)不同，該萃取裝置使用多孔鈦或鈦合金作為載體，在其內(nèi)部的三維孔道結(jié)構(gòu)上涂漬萃取固定相，能有效利用多孔鈦結(jié)構(gòu)比表面積大，阻力小，耐酸堿腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)對樣品的快速、高效、自動富集解析分析。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種固相萃取裝置，由固體載體和萃取固定相組成，其特征在于:所述固體載體為多孔鈦或多孔鈦合金，載體內(nèi)部存在微米級的三維孔道；所述萃取固定相通過物理涂漬或者化學(xué)鍵合方式涂覆或鍵合在三維孔道的內(nèi)表面。
[0009]所述固體載體的形狀為圓柱形、圓管型或長方體形。
[0010]所述固體載體的厚度為Imm-lOmm，優(yōu)選;圓柱形直徑或圓管型直徑、或長方體形的邊長為lmm-50mm，優(yōu)選直徑2mm-10mm。
[0011]所述多孔鈦或多孔鈦合金內(nèi)部三維通道的直徑為I微米?500微米，優(yōu)選50-200微米。
[0012]所述鈦合金為T1-Al-V、T1-Ni 或 T1-N1-Fe 合金。
[0013]所述固體載體在連接萃取固定相前，可以用濃酸腐蝕，增加內(nèi)部三維通道的多孔性和比表面積，濃酸腐蝕過程是，采用質(zhì)量濃度10% -30%的鹽酸在20 °C -80 °C下浸泡載體，或利用質(zhì)量濃度15-50%的硝酸在20-60°C下浸泡，浸泡時間為2分鐘-2小時。
[0014]—種所述固相萃取裝置的應(yīng)用，其特征在于:含有目標(biāo)組分的液態(tài)樣品流經(jīng)固相萃取裝置，被固載在三維孔道表面的萃取固定相吸附富集；然后對固相萃取裝置進(jìn)行脫附，使目標(biāo)組分解析出來進(jìn)行分析檢測。
[0015]所述液體樣品通過固相萃取裝置的方法為自然重力，或正壓力推，或負(fù)壓力抽。其中，正壓力推可以是高壓氣體、蠕動栗或注射器手動推動方式；負(fù)壓力抽可以是抽氣栗抽真空方式。
[0016]所述脫附可以采用溶劑將目標(biāo)組分從固相萃取裝置上洗脫，或采用加熱的方式使目標(biāo)組分從固相萃取裝置上脫離。
[0017]所述目標(biāo)組分為與萃取固定相極性相近的的有機(jī)化合物。
[0018]萃取固定相的性質(zhì)可以根據(jù)目標(biāo)組分和樣品基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行選擇。比如，樣品為水溶液，目標(biāo)組分為弱極性化合物，則萃取固定相可以為非極性或弱極性，如聚甲基硅氧烷及其衍生物形成的固定相。若目標(biāo)組分為極性化合物，則萃取固定相可以為中等極性或極性化合物形成的固定相，如含氰基的硅酮。
[0019]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)本發(fā)明采用多孔鈦或多孔鈦合金作為萃取裝置的載體，能有效利用其堅(jiān)固耐用的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械強(qiáng)度高，耐受酸堿，避免傳統(tǒng)SPME方法中采用石英載體造成的易斷、易碎的問題，提高了萃取裝置的耐用性。
[0021](2)多孔鈦或多孔鈦合金表面存在羥基活性基團(tuán)，能有效鍵合/交聯(lián)萃取相，從而具有很高的耐溫性及耐有機(jī)溶劑性能。
[0022](3)本發(fā)明采用多孔鈦或多孔鈦合金內(nèi)部的三維孔道結(jié)構(gòu)，具有比表面積大，阻尼小的優(yōu)點(diǎn)，從而具有高的富集效率和富集速度。
[0023](4)本發(fā)明采用多孔鈦或多孔鈦合金作為萃取裝置的載體，具有很高的可塑性，能夠適用于各種尺寸規(guī)格的場所，且該結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)自動化分析，能靈活的與各種氣相色譜或液相色譜-質(zhì)譜系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)用。
【附圖說明】
[0024]圖1為采用多孔鈦固相萃取裝置萃取水中多環(huán)芳烴后的氣相色譜分析譜圖，其中固相萃取裝置的固定相為以甲基三乙氧基硅烷為前驅(qū)體合成的溶膠凝膠。圖中1-萘，2_危，3_菲，4_蒽，5_焚蒽，6_花。
[0025]圖2采用多孔鈦固相萃取裝置萃取水中多環(huán)芳烴后的氣相色譜分析譜圖，其中固相萃取裝置的固定相為以苯基三乙氧基硅烷為前驅(qū)體合成的溶膠凝膠。圖中1-萘，2-苊，3-菲，4-恩，5-焚恩，6-花。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0027]實(shí)施例1
[0028]—種多孔鈦固相萃取裝置，由多孔鈦載體和萃取固定相組成。其中，多孔鈦載體為圓柱形結(jié)構(gòu)，柱徑3.8mm，厚3mm。為了更加充分地暴露載體內(nèi)表面的羥基活性基團(tuán)，可以依次用純水，二氯甲烷對載體進(jìn)行清洗，并浸泡在Imol/LNaOH溶液中2小時。
[0029]采用溶膠凝膠法配置萃取固定相:取羥基封端的聚二甲基硅氧烷(OH-PDMS)，甲基三乙氧基硅烷(MTES)，三氟乙酸(TFA)，二氯甲烷(CH2Cl2)按500mg:500 μ 1:125 μ 1:1000 μ I的比例混合后，充分?jǐn)嚢?0min即可。
[0030]將配好的萃取固定相通過正壓或負(fù)壓的方式壓入多孔鈦內(nèi)部的三維孔道，靜置一段時間后，再將萃取相壓出三維孔道。也可通過稀釋萃取相濃度后，多次反復(fù)涂漬，以增加萃取相的涂漬厚度，減小堵塞孔道的可能性。待溶膠凝膠反應(yīng)充分完成，可將多孔鈦載體在高溫下進(jìn)行老化，使萃取固定相固化，并與載體連接牢固，由此獲得多孔鈦固相萃取裝置。
[0031]將多孔鈦固相萃取裝置應(yīng)用于水樣中多環(huán)芳烴的富集分析。將10ml 20 μ g/1的多環(huán)芳烴水溶液通過高壓N2壓入多孔鈦固相萃取裝置，富集流速為50ml/min。富集完成后將多孔鈦固相萃取裝置取出，放入熱解析器中進(jìn)行脫附，并使用氣相色譜儀進(jìn)行分析檢測。獲得的色譜圖如圖1所示。
[0032]實(shí)施例2
[0033]如實(shí)施例1所述的固相萃取裝置和應(yīng)用方法，其中萃取固定相的配置改為:羥基封端的聚二甲基硅氧烷(OH-PDMS)，苯基三乙氧基硅烷(PTES)，三氟乙酸(TFA)，二氯甲烷按500mg:500ul:125ul:1000ul的比例混合后，充分?jǐn)嚢?0min后涂漬多孔鈦固相萃取裝置。得到的氣相色譜圖如圖2所示。
[0034]實(shí)施例3
[0035]如實(shí)施例1所述的固相萃取裝置，其中，在多孔鈦或多孔鈦合金載體涂漬萃取固定相之前，進(jìn)行強(qiáng)酸腐蝕。可以使用質(zhì)量濃度10% -30%鹽酸在20°C -80°C下浸泡載體，或利用質(zhì)量濃度15-50%的硝酸在20-60°C下浸泡，浸泡時間為2分鐘-2小時，優(yōu)選利用質(zhì)量濃度15-25%鹽酸在50-70°C下浸泡30分鐘。經(jīng)過處理的載體，其內(nèi)部的三維孔道比處理前具有更大的比表面積和更活潑的活性基團(tuán)，獲得了更高的萃取效率和萃取速度。
[0036]實(shí)施例4
[0037]如實(shí)施例1所述的固相萃取裝置和應(yīng)用方法，其中萃取固定相的配置為:聚乙二醇20000 (PEG-20M)，正硅酸乙酯(TEOS)，GY-202含氫硅油(PHMS)，三氟乙酸(TFA)，二氯甲烷(CH2Cl2)按500mg:500 μ L:500mg: 125 μ L: 1000 μ L的比例混合，充分?jǐn)嚢韬笥糜谕繚n多孔鈦固相萃取裝置。
[0038]其中，萃取裝置用于水中的萃取極性化合物，如苯酚，醇類等。萃取完成后，采用甲醇對固相萃取裝置進(jìn)行溶劑洗脫，洗脫后的甲醇溶液進(jìn)行色譜分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固相萃取裝置，由固體載體和萃取固定相組成，其特征在于:所述固體載體為多孔鈦或多孔鈦合金，載體內(nèi)部存在微米級的三維孔道；所述萃取固定相通過物理涂漬或者化學(xué)鍵合方式涂覆或鍵合在三維孔道的內(nèi)表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相萃取裝置，其特征在于:所述固體載體的形狀為圓柱形、圓管型或長方體形。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固相萃取裝置，其特征在于:所述固體載體的厚度為Imm-1Omm,圓柱形直徑或圓管型直徑、或長方體形的邊長為lmm-50mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相萃取裝置，其特征在于:所述多孔鈦或多孔鈦合金內(nèi)部三維通道的直徑為I微米?500微米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相萃取裝置，其特征在于:所述鈦合金為T1-Al-V、T1-Ni或T1-N1-Fe合金。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相萃取裝置，其特征在于:所述固體載體在連接萃取固定相前，用濃酸腐蝕，增加內(nèi)部三維通道的多孔性和比表面積，濃酸腐蝕過程是，采用質(zhì)量濃度10% -30%的鹽酸在20°C -80°C下浸泡載體，或利用質(zhì)量濃度15-50%的硝酸在20_60°C下浸泡，浸泡時間為2分鐘-2小時。7.一種如權(quán)利要求1-6任一所述固相萃取裝置的應(yīng)用，其特征在于:含有目標(biāo)組分的液態(tài)樣品流經(jīng)固相萃取裝置，被固載在三維孔道表面的萃取固定相吸附富集；然后對固相萃取裝置進(jìn)行脫附，使目標(biāo)組分解析出來進(jìn)行分析檢測。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:所述液體樣品通過固相萃取裝置的方法為自然重力，或正壓力推，或負(fù)壓力抽。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:所述脫附為采用溶劑將目標(biāo)組分從固相萃取裝置上洗脫，或采用加熱的方式使目標(biāo)組分從固相萃取裝置上脫離。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:所述目標(biāo)組分為與萃取固定相極性相近的的有機(jī)化合物。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種固相萃取裝置及其應(yīng)用。所述固相萃取裝置由固體載體和萃取固定相組成，其中固體載體為多孔鈦或多孔鈦合金，載體內(nèi)表面存在微米級的三維孔道，在三維孔道內(nèi)部通過物理涂漬或者化學(xué)鍵合交聯(lián)的方式將萃取固定相固載在三維孔道內(nèi)表面。該裝置可用于快速萃取液體樣品，萃取時，樣品溶液通過多孔鈦或多孔鈦合金的三維孔道，目標(biāo)組分被三維孔道內(nèi)表面的萃取固定相富集；然后對固相萃取裝置進(jìn)行脫附，使目標(biāo)組分解析出來進(jìn)行分析檢測。本發(fā)明的萃取裝置具有高機(jī)械強(qiáng)度，可塑性強(qiáng)，耐用性高，可與色譜等分離分析儀器聯(lián)用。
【IPC分類】G01N30/06, B01D15/10, G01N30/08
【公開號】CN105709457
【申請?zhí)枴緾N201410742143
【發(fā)明人】張楊剛, 關(guān)亞風(fēng), 閆曉輝
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所