固相微萃取
固相微萃取技术
作为样品预处理过程，SPME是靠纤维对分析物的吸 附、吸收和解吸来完成的，所以萃取头是SPME装置 的核心，他决定了整个方法的灵敏性、结果可信度和 分析范围。 国内外学者的研究成果主要体现在： ➢ 1、纤维 ➢ 2、涂层 ➢ 3、涂层技术
• 纤维固相微萃取应用后的后续分析仪器
态分析中的应用 ➢ 固相微萃取技术在其他方面的应用
固相微萃取技术的特点与不足
• 特点
• 不足
工艺举例
结语
谢谢！
➢ 1、纤维SPME-GC ➢ 2、纤维SPME-HPLC ➢ 3、SPME-光谱 ➢ 4、SPME-CE
纤维固体微萃取的应用
➢ 固相微萃取技术在环境分析领域中的应用 ➢ 固相微萃取技术在食品检测领域中的应用 ➢ 固相微萃取技术在医药卫生领域中的应用 ➢ 固相微萃取技术在化工领域中的应用 ➢ 固相微萃取技术在金属及准金属化合物形
目录
固相微萃取技术概况 纤维固相微萃取理论 纤维固相微萃取技术的发展现状 纤维固相微萃取的应用 固相微萃取技术的特点与不足 工艺举例 结语
固相微萃取技术概况
• 发展概况
• 装置
• 操作过程
纤维固相微萃取理论
• 基本原理
• 影响维固体微萃取技术的发展现状
固相微萃取
利用特殊的固相对分析组分的吸 附作用,将组分从试样基质中萃 取出来,并逐渐富集,完成试样前 处理过程。
当萃取体系处于动态平衡状态时，待测物的富集量： n = kvfvsc0/(kvf+vs)
由于芯片上固定液的总体积(Vf)仅几十微升，远远地小 于水相的体积(Vs)，而多数有机待测物的k值并不大，容 易满足Vf <<Vs的条件，因此简化为
（2）石英纤维表面固相涂层的性质
固相涂层的性质对分析灵敏度影响很大。根 据相似相熔原理， ❖ 非极性固相涂层（如聚二甲基硅氧烷）有利于 对非极性或极性小的有机物的分离； ❖ 极性固相涂层（如聚丙烯酸酯）对极性有机度的重要因素。 ① 在理想搅拌状态下，平衡时间主要由分析物在固
② 但是升温会使被分离物质的分配系数减小，在 固相的吸附量减小。因此在使用此方法时应该寻 找最佳的工作温度。
盐的作用和溶液酸度的影响
① 由于被分离物质在固相和液相之间的分配 系数受基体性质的影响，当基体变化时分配系 数也会改变。 ② 在水溶液中加入NaCl，Na2SO4等可增强水 溶液的离子强度，减少被分离有机物的溶解度， 使分配系数增大提高分析灵敏度。 ③ 控制溶液的酸度也可改变被分离物在水中的 溶解度。
固相微萃取技术
固相微萃取(Solid-phase microextraction，SPME)是两种从 各类复杂样品中提取净化微量待测组分的新技术，它们具有 分离速度快、操作简单、萃取效率高、无乳化等特点，在环 境分析、药物分析、形态分析等方面有广泛应用，尤其适用 色谱分析样品前处理。
1990年由加拿大 Waterloo大学的Arhturhe和 Pawliszyn首创
膜保护萃取
❖ 膜保护SPME的主要目的是为了在分析很脏的样品时 保护萃取固定相避免受到损伤。
固相微萃取操作步骤
固相微萃取操作步骤嘿，朋友们！今天咱来聊聊固相微萃取的操作步骤，这可是个有趣又实用的玩意儿呢！首先，你得准备好所有要用的东西，就像要出门得先把鞋穿上一样。
固相微萃取装置那肯定是不能少的啦，还有样品、萃取头啥的。
然后呢，就该让萃取头闪亮登场啦！把它插进装置里，就像给战士配上武器一样重要。
这萃取头可是有大用场的，它就像个小魔术棒，能把那些我们想要的东西给“变”出来。
接着，把带着萃取头的装置伸向样品，就像老鹰捉小鸡一样，要快、准、狠！让萃取头和样品来个亲密接触，让它们好好地“交流”一下。
这时候你就想象，萃取头在努力地工作，把那些有用的成分一点点地“揪”出来。
等它们“交流”够了，就该把萃取头收回来啦。
这就好比满载而归的渔夫，带着满满的收获回到岸边。
这还没完呢，接下来还得把萃取头放到分析仪器里，让那些被萃取出来的东西“现身”。
这就像是一场盛大的魔术表演，到了最后揭开谜底的时候，让人充满期待。
你可别小看这固相微萃取的操作步骤，每一步都得小心翼翼，就像走钢丝一样。
要是哪一步出了差错，那可就前功尽弃啦，就跟盖房子没打好地基一样。
比如说，要是萃取头没插好，那不就像战士没拿稳武器，还怎么打仗呀？再比如，和样品接触的时候不够认真，那能“揪”到多少有用的成分呢？所以说呀，做这个固相微萃取可不能马虎，得认真对待每一个细节。
这就跟做饭一样，调料放多放少味道可就不一样啦。
总之呢，固相微萃取的操作步骤虽然不复杂，但也得用心去做。
只有这样，才能让它发挥出最大的作用，给我们带来想要的结果。
大家可都要记住啦！。
色谱科supelco 固相微萃取
色谱科Supelco固相微萃取一、概述色谱科（Supelco）是美国Sigma-Aldrich公司旗下的一个部门，主要致力于提供高质量的色谱产品和技术解决方案。
在色谱科的产品线中，固相微萃取（Solid Phase Microextraction, SPME）是一项重要的技术。
本文将对色谱科Supelco固相微萃取技术进行介绍，以及其在实际应用中的优势和发展前景。
二、固相微萃取概述1. 定义：固相微萃取是一种基于吸附分离原理的前处理技术，利用固相微萃取针（SPME fiber）将目标物质浓缩在针端上，达到富集和分离的作用。
2. 原理：SPME技术主要依赖于固相萃取材料对目标化合物的亲和力，通过吸附和解吸过程实现分析物质的富集和提取。
3. 类型：根据不同的固相材料和萃取方式，固相微萃取可分为直接固相微萃取、头空间固相微萃取、固相柱微萃取等不同类型。
三、色谱科Supelco固相微萃取技术1. 产品线：色谱科Supelco在固相微萃取领域拥有多种产品，包括SPME fiber、SPME针、SPME萃取仪等，涵盖了不同应用需求。
2. 技术优势：a. 高选择性：SPME fiber材料具有不同的亲和性，可选择性地提取目标化合物，减少干扰物质的干扰。
b. 高灵敏度：SPME技术能够将目标物质集中在针端，使样品预处理更为简化，提高了后续分析的灵敏度。
c. 环保节能：SPME技术可以在无需有机溶剂的情况下完成萃取和浓缩，符合绿色分析化学的发展理念。
3. 应用领域：色谱科Supelco固相微萃取技术在环境监测、食品安全、生物医学、药物分析等领域得到了广泛的应用，并取得了显著的效果。
四、色谱科Supelco固相微萃取技术的发展前景1. 技术改进：随着色谱科Supelco在固相微萃取领域的持续投入，技术不断改进，产品性能和稳定性得到了提升。
2. 专业定制：色谱科Supelco可以根据客户的具体需求，提供个性化的固相微萃取解决方案，满足复杂样品分析的要求。
固相微萃取
四、SPME萃取步骤方法
固相微萃取主要有 4种基本萃取方式：直接萃取(direct immersion, DI)、顶空萃取 (headspace, HS)、膜保护萃取和衍生化法。
直接萃取法：是将涂有萃取固定相的石英纤维直接插入到样品基质中， 目标组分 直接从样品基质中转移到萃取固定相中; 方法适用于气体样品或洁净水样品中有 机化合物的测定。
顶空萃取法： 其模式分为两步: 一是被分析组分从液相中先扩散穿透到气相中， 二是被分析组分从气相转移到萃取固定相中。方法可避免萃取固定相受到某些样 品基质中高分子物质和不挥发性物质的污染; 方法适应脏水、 油脂、 血液、 污泥、 土壤的前处理。
膜保护萃取 ：是通过一个选择性的高分子材料膜将试样与萃取头分离从而实现萃 取; 在分析很脏的样品时可使萃取固定相不受到污染; 方法对难挥发性物质组分的 萃取富集更为有利。 衍生化法 ：根据 SPME 特点和衍生化反应发生的位置，衍生化萃取法分为在样 品基质中直接进行衍生化、 在萃取涂层纤维上进行衍生化( 即萃取的同时衍生化 或先萃取再进行衍生化) 、 在 GC 进样室中进行衍生化等 3 种方式。衍生化与 SPME 的结合为极性、 难挥发性有机物的分析提供了可能性。
二、SPME的萃取原理
固相微萃取主要针对有机物进行分析， 根据有机 物与溶剂之间“相似者相溶” 的原则， 利用石英纤维表 面的色谱固定相对分析组分的吸附作用， 将组分从试 样基质中萃取出来， 并逐渐富集， 完成试样前处理过 程。在进样过程中， 利用气相色谱进样室的高温将吸 附的组分从固定相中解吸下来由色谱仪进行分析。
五、固相微萃取的影响因素
表 1 典型的固相微萃取萃取头涂层及其应用
1. SPME 萃取涂层的选择原则 涂层的种类是影响分析灵敏度和选 择性的最重要因素。涂层的选择遵 循“相似者相溶” 这一规则， 表 1 列出了典型的 SPME 萃取头涂层及 其应用 。
固相萃取和固相微萃取
固相萃取和固相微萃取一、概述固相萃取（SPE）和固相微萃取（SPME）是两种常见的样品前处理技术，它们可以用于分离和富集目标化合物。
SPE通常用于大样品量的分析，而SPME则适用于小样品量的分析。
二、固相萃取1. 原理固相萃取是一种样品前处理技术，通过将目标化合物从复杂的混合物中吸附到特定的固相材料上，然后再用洗脱剂将其洗脱出来。
这种技术可以有效地去除其他干扰物质，并提高目标化合物的浓度。
2. 步骤（1）选择适当的固相材料；（2）将样品加入到固相柱中；（3）用洗脱剂洗脱目标化合物；（4）将洗脱液收集并进行进一步分析。
3. 固相材料常见的固相材料包括C18、C8、Silica gel等。
不同的固相材料具有不同的亲水性和疏水性，因此可以选择适当的材料来富集不同类型的化合物。
4. 应用领域SPE广泛应用于环境、食品、药物等领域的样品前处理中。
例如，可以用SPE技术来富集水中的有机污染物、食品中的农药残留等。
三、固相微萃取1. 原理固相微萃取是一种无机溶剂的萃取技术，通过将特定的固相材料包裹在针头上，然后将其插入样品中进行吸附和富集目标化合物。
这种技术可以有效地去除其他干扰物质，并提高目标化合物的浓度。
2. 步骤（1）选择适当的固相材料；（2）将固相材料包裹在针头上；（3）将针头插入样品中进行吸附和富集目标化合物；（4）用洗脱剂洗脱目标化合物；（5）将洗脱液收集并进行进一步分析。
3. 固相材料常见的固相材料包括PDMS、CAR等。
不同的固相材料具有不同的亲水性和疏水性，因此可以选择适当的材料来富集不同类型的化合物。
4. 应用领域SPME广泛应用于环境、食品、药物等领域的样品前处理中。
例如，可以用SPME技术来富集水中的有机污染物、食品中的农药残留等。
四、比较1. 样品量SPE适用于大样品量的分析，而SPME则适用于小样品量的分析。
2. 富集效率SPE和SPME都可以有效地去除其他干扰物质，并提高目标化合物的浓度。
固相微萃取
固相微萃取固相微萃取（Solid－Phase Microextraction，SPME）是在固相萃取基础上发展起来的，保留了其所有的优点，摒弃了其需要柱填充物和使用溶剂进行解吸的弊病，它只要一支类似进样器的固相微萃取装置即可完成全部前处理和进样工作。
该装置针头内有一伸缩杆，上连有一根熔融石英纤维，其表面涂有色谱固定相，一般情况下熔融石英纤维隐藏于针头内，需要时可推动进样器推杆使石英纤维从针头内伸出。
分析时先将试样放入带隔膜塞的固相微萃取专用容器中，如需要同时加入无机盐、衍生剂或对pH值进行调节，还可加热或磁力转子搅拌。
固相微萃取分为两步，第一步是萃取，将针头插入试样容器中，推出石英纤维对试样中的分析组分进行萃取；第二步是在进样过程中将针头插入色谱进样器，推出石英纤维中完成解吸、色谱分析等步骤。
固相微萃取的萃取方式有两种：一种是石英纤维直接插入试样中进行萃取，适用于气体与液体中的分析组分；另一种是顶空萃取，适用于所有基质的试样中挥发性、半挥发性分析组分。
1．原理固相微萃取主要针对有机物进行分析，根据有机物与溶剂之间“相似者相溶”的原则，利用石英纤维表面的色谱固定相对分析组分的吸附作用，将组分从试样基质中萃取出来，并逐渐富集，完成试样前处理过程。
在进样过程中，利用气相色谱进样器的高温，液相色谱、毛细管电泳的流动相将吸附的组分从固定相中解吸下来，由色谱仪进行分析。
2．固相微萃取技术条件的选择2.1.萃取效果影响因素的选择2.1.1.纤维表面固定相选用何种固定相应当综合考虑分析组分在各相中的分配系数、极性与沸点，根据“相似者相溶”的原则，选取最适合分析组分的固定相。
还需考虑石英纤维表面固定相的体积，即石英纤维长度和涂层膜厚，如非特殊定做，一般石英纤维长度为1 cm，膜的厚度通常在10～100 mm之间，小分子或挥发性物质常用厚膜，大分子或半挥发性物质常用薄膜，综合考虑试样的挥发性还可选择中等厚度。
具体选择可以查阅有关文献并需要结合试样情况进行摸索。
固相萃取分类
固相萃取分类固相萃取（Solid-phase extraction，简称SPE）是一种常用的样品前处理方法，广泛应用于化学分析、环境监测、食品安全等领域。
它通过将待分析样品中的目标化合物吸附到固定相上，再用洗脱剂将目标化合物从固相上洗脱下来，从而实现对目标化合物的分离和富集。
固相萃取的分类主要包括以下几种：1. 正相固相萃取（Normal phase solid-phase extraction）：正相固相萃取是指固定相表面具有极性官能团，适用于极性化合物的富集。
常用的固定相材料包括硅胶、氨基硅胶等。
正相固相萃取的原理是通过样品溶剂与固定相之间的亲和作用，使样品中的目标化合物在固定相上发生吸附。
随后，使用洗脱剂将目标化合物从固定相上洗脱下来。
2. 反相固相萃取（Reverse phase solid-phase extraction）：反相固相萃取是指固定相表面具有疏水性官能团，适用于非极性或疏水性化合物的富集。
常用的固定相材料包括C18、C8等疏水性材料。
反相固相萃取的原理是通过样品溶剂与固定相之间的疏水作用，使样品中的目标化合物在固定相上发生吸附。
随后，使用洗脱剂将目标化合物从固定相上洗脱下来。
3. 混合模式固相萃取（Mixed-mode solid-phase extraction）：混合模式固相萃取是指固定相表面同时具有正相和反相性质的官能团，适用于同时富集极性和非极性化合物的样品。
通过在固定相上引入具有不同官能团的化合物，可以实现对不同性质的化合物的选择性富集。
4. 选择性固相萃取（Selective solid-phase extraction）：选择性固相萃取是指通过选择特定的固定相材料或添加适当的修饰剂，实现对特定化合物的选择性富集。
常用的选择性固相萃取方法包括分子印迹固相萃取、固相微萃取等。
分子印迹固相萃取通过在固相上引入与目标化合物具有亲和性的模板分子，实现对目标化合物的高选择性富集。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3、温度 分配系数与温度有关，适当升高温度可 使分子扩散速度加快，缩短萃取平衡时间。 但吸附又是一个放热反应，过高的温度会使 待测组分在涂层与顶空间的分配系数下降， 导致涂层对分析物的吸附能力降低，从而降 低灵敏度。
需要依靠温度-萃取量的关系曲线来选 择最佳温度。
4、盐效应和PH值 向液体样品中添加无机盐，如NaCl等，可增加 溶液的离子强度，降低有机物的溶解度，产生 了盐析作用。 一般地，盐析作用可使分配系数提高，增加 萃取量。但当体系盐浓度过高时，盐溶作用占 优势，萃取量反而减少。 通过调节至合适的pH值，可使有机物在水中 溶解度减小，从而增大分配系数，提高分析的 灵敏度，但是PH值过高或过低都会影响固定相 涂层的使用寿命。
SPME已广泛应用于对大气、土壤、水体中 污染物以及作物中农药残留浓度等的分析
•食品监测中的应用
SPME技术在食品中的挥发性物质、风味物 质的测定方面获得了十分广泛的应用。
•医药卫生领域的应用
SPME在医药卫生领域的应用发展极为迅速,正逐渐 成为生理、病理、毒理学上不可缺少的一个检测手段.
SPME的连用技术
1、固相微萃取与气相色谱连用
SPME装置与GC连用时，直接插入GC进样 口，被萃取在石英纤维表面涂层上的分析物 在气化室高温下解吸。
2、固相微萃取与高压液相色谱连用 与液相色谱连用时需要采用一定的溶剂对被 分析物进行解析并导入色谱柱，需要一个特 定的接口。
SPME的应用
•环境监测中的应用
SPME的装置
1、纤维固相微萃取装置
2、内部冷却固相微萃取装置
适合于在较高顶空温 度下进行的固相微萃 取操作
涂层的类别和萃取机理
SPME涂层分为两类
均相聚合物涂层 以吸收机理萃取 待测物。包括聚 二甲基硅氧烷 （PDMS)、聚丙 烯酸酯（PA）。
多相的多孔聚合 物涂层，以吸附 机理进行萃取。 包括聚二甲基硅 氧烷/二乙烯基苯 （PDMS/DVB)、 聚乙二醇/二乙烯 基苯（CW/DVB） 等。
7、解吸条件 热解吸过程受化合物性质、进样口温度、进 样深度和解吸时间等影响。多数化合物的解吸温 度设在150-250℃之间，往往稍高于它的沸点， 使得分析物在保持热稳定性的基础上完全解吸。 由于GC进样口温度和柱温不同，所以纤维插入的 深度应调节到进样口的高温区或中心区。纤维还 需在进样口停留一段时间，使分析物完全解吸下 来。 分析物解吸主要与溶剂类型、体积和时间等有 关。
直接萃取
适于分析气体样品和洁净水样中的有机 化合物，但不利于复杂基体中有机物的分析。 对于气体样品，易于快速到达平衡，但 对于液体，纤维涂层外围容易形成稳定的薄 膜层，因此需要进行搅拌。
分析测定液体样品时的缺点是纤维与样 品基体相接触，会缩短纤维的使用寿命。
顶空萃取
适用于分析废水，腐植酸等复杂基体 的样品和固体样品中挥发、半挥发性有机 化合物。 顶空萃取纤维不直接接触样品，避免 了基体的干扰，而且萃取时间较短，方法 的重现性也优于直接法。
5、基体搅动状态 搅拌和超声振荡等均能使分析物从基质中快速转 移至固定相，从而降低萃取时间。搅拌速度越快， 平衡时间越短，但是过度搅拌也会干扰平衡时间和 精密度。
6、萃取时间 为保证实验结果重现性，应在实验中保 持萃取时间一定。一般萃取过程在刚开始 时吸附量迅速增加，随着时间的延长，富 集的速度越来越慢，接近平衡状态时即使 时间延长对富集也没有意义，因此必须做 富集－时间曲线，从曲线上找出最佳萃取 时间点，即曲线接近平缓的最短时间。
PA(聚丙烯酸酯）
85μm
极性，半挥发性
80~300
均三氮苯类、 苯酚
CW-TPR（聚乙二醇 模板树脂）
50μm
极性
阴离子表面 活性剂
萃取模式
SPME纤维萃取的基本模式：
1、直接萃取（Direct immersion SPME）
2、顶空萃取（Headspace SPME）
3、膜保护萃取（Membrane-protected SPME） 4、衍生化萃取（Derivatization SPME)
Themegallery
PowerTemplate 固 相 微 萃 取
固相微萃取原理
固相微萃取是一种全新的样品前处理方 法，简便、快速、高效、无需有机溶剂、容 易与其他仪器连用。基本原理是基于样品基 质中组分与固定相涂层之间的分配平衡，组 分的扩散和涂层对它们的吸收或吸附萃取， 是一个动态平衡过程。
2、试样量、容器体积和顶空体积 高浓度样品萃取之后，试样中分析物的减少 不足以改变基体浓度，校正曲线常呈指数关系， 而低浓度样品，校正曲线呈线性关系，所以在样 品浓度未知情况下，应尽量少取试样。
当容器萃取体积一定时，同一浓度的样品体 积增加，会使相应的顶空体积减少，纤维萃取量 随着顶空体积与样品体积比例的减少呈现先增加 后降低的趋势。即顶空萃取时，存在一个适宜的 顶空-样品体积比。
衍生化发生的位置不同
在样品基质 中进行
在GC进样 器进行
在SPME纤 维涂层上 进行
影响萃取效率的因素
1、纤维涂层的性质和厚度 2、试样量、容器体积和顶空体积 3、温度 4、盐效应和PH值 5、基体搅动状态 6、萃取时间 7、解吸条件
ห้องสมุดไป่ตู้
1、纤维涂层的性质和厚度 根据组分的极性、沸点及其在各相中的分配 系数，但最基本的是依据“相似相溶”原则，选 择合适的萃取纤维。 增加涂层的厚度可以增大石英纤维涂层的体 积，提高萃取量，降低检测限，但同时也使得萃 取平衡时间增长。 薄的涂层适合于萃取相对分子量大或半挥发 物质，而厚的涂层则适于易挥发和分子量小的化 合物。
无论顶空法还是直接法，对方法的灵 敏度没有影响。
膜保护萃取 适用于严重污染的水样。 待测物通过选择性膜吸附到纤维上， 而样品中大分子化合物不能通过，从而排 除了基体干扰。
但由于待测物先要扩散穿过膜，才能 吸附到涂层上，所以萃取时间较长，需要 使用较薄的膜和升高样品温度。
衍生化萃取
有机分析最难分析的是极性化合物，极性化合物偶极矩 大，挥发性低，很难萃取出来，采用衍生化方法，封闭 活性基团，使极性化合物变为弱极性或非极性化合物。
常用的SPME萃取涂层
固定相 PDMS(聚二甲基硅氧 烷） 涂层厚度 100μm 30μm 7μm 60μm 萃取的分析物种类 挥发性 非极性，半挥发性 非极性，半挥发性 极性 50~300 胺，芳香族 碳氢化合物 60~275 适用相对分子量 应用 多环芳烃、 苯系物等
PDMS-DVB(聚二甲 基硅氧烷二乙烯基苯）