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技術(shù)文章
固相微萃取（SolidPhaseMicro-Extraction,SPME）是九十年代發(fā)展起來的無溶劑樣品預(yù)處理技術(shù)。它是在一根纖細(xì)的熔融纖維上涂上一層高分子聚合物作為萃取相進(jìn)行萃取,集采樣、富集和進(jìn)樣于一體,尤其適合于和氣相色譜聯(lián)用,為樣品預(yù)處理開辟了一個(gè)全新的局面。SPME和其它分析方法相結(jié)合可廣泛用于大氣、水、土壤、食品、藥品、生物材料中揮發(fā)、半揮發(fā)性有機(jī)物的分析,分析速度快,一般在30min以內(nèi),檢出限可達(dá)到PPb-PPt水平,線性范圍超過3個(gè)數(shù)量級(jí),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于12%。它的應(yīng)用前景如何啊，現(xiàn)在都在用嗎？
固相微萃取（Solid Phase Microextraction, SPME）是九十年代興起并迅速發(fā)展的新型的、環(huán)境友好的樣品前處理技術(shù)，無需有機(jī)溶劑，操作也很簡(jiǎn)便。該技術(shù)使用的是一支攜帶方便的萃取器，適于室內(nèi)使用和野外的現(xiàn)場(chǎng)取樣分析，也易于進(jìn)行自動(dòng)操作。這對(duì)樣品數(shù)量多、操作周期短的常規(guī)分析極為重要，不僅省時(shí)省力，而且對(duì)提高方法的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性有重要意義。該技術(shù)在一個(gè)簡(jiǎn)單過程中同時(shí)完成了取樣、萃取和富集，是對(duì)液體樣品中痕量有機(jī)污染物萃取方面的重要貢獻(xiàn)。
SPME基本原理
SPME方法包括吸附和解吸兩步。吸附過程中待測(cè)物在樣品及石英纖維萃取頭外涂漬的固定相液膜中平衡分配，遵循相似相溶原理。這一步主要是物理吸附過程，可快速達(dá)到平衡。如果使用液態(tài)聚合物涂層，當(dāng)單組分單相體系達(dá)到平衡時(shí)，涂層上吸附的待測(cè)物的量與樣品中待淘寶網(wǎng)測(cè)物濃度線性相關(guān)。解吸過程隨SPME后續(xù)分離手段的不同而不同。對(duì)于氣相色譜（GC），萃取纖維插入進(jìn)樣口后進(jìn)行熱解吸，而對(duì)于液相色譜（LC），則是通過溶劑進(jìn)行洗脫。
SPME有兩種萃取方式，一種是將萃取纖維直接暴露在樣品中的直接萃取法，適于分析氣體樣品和潔凈水樣中的有機(jī)化合物。另一種是將纖維暴露于樣品頂空中的頂空萃取法，廣泛適用于廢水、油脂、高分子量腐殖酸及固體樣品中揮發(fā)、半揮發(fā)性的有機(jī)化合物的分析。
SPME技術(shù)評(píng)價(jià)和應(yīng)用研究
氯酚類化合物是環(huán)境（水和土壤）中重要的污染物，其中2，4-氯苯酚（以下簡(jiǎn)稱DCP）、2，4，6三氯苯酚（以下簡(jiǎn)稱TCP）和五氯苯酚（以下簡(jiǎn)稱PCP）已被我國(guó)列為水體中優(yōu)先控制污染物。目前，對(duì)酚類化合物的分析主要是采用液－液萃取法，如美國(guó)EPA方法中的604[8]和[9]，以及后來發(fā)展起來的固相萃取法（SPE）。液-液萃取的主要缺點(diǎn)是多步、費(fèi)時(shí)，而且需要大量?jī)r(jià)格較高并對(duì)健康有害的高純有機(jī)溶劑。SPE方法盡管同液-液萃取相比有了很大的改進(jìn)，但仍是多步過程，且對(duì)半揮發(fā)性化合物的萃取受到方法本身的限制。本研究利用固相微萃／GC／ECD方法對(duì)水中這三種氯酚進(jìn)行了分析，并討論了各種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)分析結(jié)果的影響，結(jié)果表明該方法快速、簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，適合水中上述三種氯酚的分析。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 儀器與試劑
惠普5890型氣相色譜儀（配電子捕獲檢測(cè)器）；固相微萃取裝置（加拿大Supelco公司，萃取頭為85μm膜厚的聚丙烯酸酯固相涂層針頭）
2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚、五氯苯酚色譜純晶（購(gòu)于Pure Chemical Analysis Lt.Co.）；0.2mol.L-1HCI：氯化鈉（分析純）；甲醇（色譜純）；無酚水（500ml蒸餾水加入5ml10％的NaOH和少量KMn04加熱蒸餾，取餾出液。）
2.2 色譜條件
色譜柱：HP公司HP-5MS
2.3 固相微萃取條件與過程
在100ml容量瓶中預(yù)先加入6.5ml0.2mol.L-1的HCl，再加入定量的氯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用無酚水稀釋至刻度。取10ml（總?cè)莘e約為12ml）潔凈頂空瓶（帶鋁封蓋和內(nèi)襯聚四氟乙烯膜的密封墊），加入過量固網(wǎng)上輔導(dǎo)|網(wǎng)上培訓(xùn)體NaCl（約
萃取時(shí)間到達(dá)后，取出針管，立即插入氣相色譜進(jìn)樣口進(jìn)行熱解析5min。
3 結(jié)果與討論
3.1 測(cè)定結(jié)果（見圖1，圖2）
3.2 SPME萃取涂層的選擇
合物的分析，我們比較了同一氯酚混標(biāo)樣在PDMS和PA兩種不同萃取頭作用下的測(cè)定結(jié)果（見圖3），結(jié)果表明PA萃—取頭對(duì)酚類的萃取效果更好[9]。
3.3 萃取平衡時(shí)間對(duì)萃取量的影響
由于待測(cè)物分子從溶液中向固相涂層的傳質(zhì)速度比較慢[3]，所以直接萃取要求的時(shí)間要相對(duì)長(zhǎng)一些。表1所示為三種氯酚在不同萃取時(shí)間下萃取量的影響。實(shí)驗(yàn)表明，平衡時(shí)間越長(zhǎng)，SPME萃取量越大，40min以后萃取量基本上不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，表明萃取過程達(dá)到了平衡，故本實(shí)驗(yàn)取平衡時(shí)間為40min。
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| Table 1 Effect of balance time on extraction 單位：mv·s | |||||
| | 10min | 20min | 30min | 40min | 50min |
| DCP | 18.1 | 28 | 30 | 31 | 31.5 |
| TCP | 24 | 35 | 39 | 40 | 40 |
| PCP | 30 | 49 | 65.4 | 68 | 68 |
3.4 酸度對(duì)萃取量的影響
三種氯酚均屬于弱酸，其離解常數(shù)pka如下：2，4-DCP（pka =7.85），2，4，6-TCP（pka=7.42），PCP（pka=4.74），在pH為中性的溶液中，氯酚都有離解，能形成離子狀態(tài)，不利于萃取。降低pH值，能使它們的電離受到抑制，以保持氯酚的分子狀態(tài)，使其在固相涂層上有更大的親和力，從而增加萃取量，同時(shí)也提高了回收率。文獻(xiàn)[10]中反映，當(dāng)pH低于2時(shí)，萃取平衡時(shí)間將大大延長(zhǎng)，pH=1時(shí)，PCP甚至在4h后才能達(dá)到平衡，考慮到實(shí)際應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)中我們測(cè)定了同一氯酚混標(biāo)樣在pH=2至pH=6值時(shí)的萃取效果（見圖4），結(jié)果表明，pH值取2時(shí)，三種氯酚的萃取效果*。
3.5 鹽加入量對(duì)萃取量的影響
向待測(cè)樣品中加入一定量的鹽類，能產(chǎn)生所謂的“鹽析”效應(yīng)，可以降低氯酚在水中的溶解度，迫使氯酚進(jìn)入SPME固相涂層中[11]。實(shí)驗(yàn)中，加入飽和的NaCl能明顯提高氯酚百度收錄的萃取量（見表2）。然而，PCP屬于例外，因?yàn)樗碾x解常數(shù)（pka=4.74）相對(duì)較高，中性溶液中其分子狀態(tài)較少，以離子狀態(tài)為主[2]，當(dāng)加入N幻后，由于溶液的離子強(qiáng)度增加，加速了PCP的高解反而使萃取量降低。當(dāng)加NaCl的同時(shí)調(diào)節(jié)溶液的酸度（pH=2）時(shí)，PCP的離解降低，又能使PCP的萃取量恢復(fù)至未加NaCI的水平。實(shí)驗(yàn)表明，投加飽和NaCl應(yīng)與調(diào)節(jié)溶液pH值同時(shí)采用方能保證三種氯酚的萃取量的提高。
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| Table 2 salt effect on SPME analysis | |||
| | DCP | TCP | PCP |
| 不加NaCl | 18 | 16 | 26 |
| 加入飽和NaCl | 23 | 22 | 10 |
| 加入飽和NaCl并調(diào)節(jié)pH=2 | 40 | 31 | 22 |
3.6 方法的精密度、準(zhǔn)確度及檢出限
| 表3 方法的線性范圍、精密度、回收率情況 Table 3 Linear range，Precision and Recovery of the method | |||
| | 線性范圍（ug.L-1） | RSD（%）（n=10） | 平均回收率%（n=10） |
| 2，4-DCP | 0.1～10 | 4.3 | 93 |
| 2，4，6-TCP | 0.02～20 | 4.8 | 90 |
| PCP | 0.005～5 | 3.0 | 92 |
隨著苯酚上的取代氯的增加，方法的zui低檢出限逐步提升，2，4-DCP為0.12 ug.L-1，2，4，6-TCP為0.02ug·Lt-1，PCP為0.00lug·L-1。
表3結(jié)果表明，三種氯酚采用SPME方法線性范圍寬，適用范圍廣。
4 結(jié)論
4.1 本研究表明同時(shí)測(cè)定三種氯酚的SPME*化條件是：采用PA萃取頭，調(diào)節(jié)pH=2，以NaCl飽和，常溫磁力攪拌下直接萃取40min，
4.2 SPME是一種快速、簡(jiǎn)便和非常有應(yīng)用前景的樣品預(yù)處理手段，用來分析水體中的三種氯酚化合物具有簡(jiǎn)便、快捷、的特點(diǎn)。
SPME萃取待測(cè)物后可與氣相色譜、液相色譜聯(lián)用進(jìn)行分離。固相微萃取使用的檢測(cè)器可以是質(zhì)譜（MS）、氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）、火焰光度檢測(cè)器（FPD）、電子捕獲檢測(cè)器（ECD）、原子發(fā)射光譜檢測(cè)器（AED）等，方法的zui低檢測(cè)限可達(dá) ng 甚至 pg 水平。對(duì)水中長(zhǎng)鏈的有機(jī)脂肪酸也可達(dá)到1×10-12g。根據(jù)樣品體積、待測(cè)物種類和性質(zhì)以及涂層厚度的不同，一次萃取操作的提取水平，對(duì)于血樣中的有機(jī)磷農(nóng)藥為0.03%-10.6%, 而對(duì)于BTEX類化合物（苯、甲苯、乙基苯，二甲苯），提取水平在1%-20%之間。雖然SPME的一次提取水平免費(fèi)發(fā)布信息大大低于常用的液-液萃取方法，但進(jìn)樣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液-液萃取方法，靈敏度很高。該方法也易于掌握，對(duì)美國(guó)、加拿大、德國(guó)、意大利等6個(gè)國(guó)家11個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的一次含量在mg/kg級(jí)有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī)氮農(nóng)藥考核中，無論是曾用過還是*次使用該方法，分析結(jié)果均無差異；
| 表 2 鹽效應(yīng)對(duì)萃取量的影響 |
| 表１萃取平衡時(shí)間對(duì)萃取量的影響曲線 |
目前應(yīng)用較多的三種多聚物涂層百非極性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）和極性的聚丙烯酸酯（PA）或聚乙二醇（PEG）[4]。PDMS涂層通常用于非極性化合物的分析，PA涂層通常用于中極性化
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