SolidPhaseExtraction (SolidPhaseExtractionSPE) ist die Verwendung eines festen Adsorbents, um die Zielverbindung in einer flüssigen Probe zu adsorbieren, von dem Matrix und der Störverbindung der Probe zu trennen und anschließend mit einer Waschlösung zu waschen oder zu erhitzen, um die Zielverbindung zu trennen und anzureichern.

Im Vergleich zur Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion gibt es viele Vorteile bei der Festphase-Extraktion: Die Festphase-Extraktion erfordert keine großen Mengen an inlöslichen Lösungsmitteln, während der Behandlung wird keine Emulsion erzeugt, es verwendet ein hochselektives Adsorptionsmittel (Fixphase), das die Menge an Lösungsmitteln erheblich reduzieren kann, die Behandlung der Probe vereinfacht und die Kosten reduziert werden. Im Allgemeinen beträgt die Zeit für die Festphase-Extraktion 1/2 der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion und die Kosten beträgen 1/5 der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion. Der Nachteil ist: Die Rückgewinnungsrate und Präzision der Zielverbindungen sind niedriger als bei der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion.

Einer. Muster und Prinzipien der Feststoffextraktion

Die Festphase-Extraktion ist im Wesentlichen eine Flüssigchromatografische Trennung, deren Haupttrennungsmodus ebenso wie die Flüssigchromatografie ist, und kann in die positive Phase (die Adsorbentpolarität ist größer als die Waschpolarität), die umgekehrte Phase (die Adsorbentpolarität ist kleiner als die Waschpolarität), den Ionenaustausch und die Adsorption unterteilt werden. Die für die Festphase-Extraktion verwendeten Adsorptive sind ebenfalls die gleichen wie die häufig verwendeten Fixierungsmittel in der Flüssigchromatografie, nur in der Korngröße unterschieden.

Die Adsorptive, die zur extrahierenden Festphase verwendet werden, sind polar und werden verwendet, um polare Substanzen zu extrahieren (zu halten). Wie die Zielverbindungen während der orthophaseextraktion auf dem Adsorbent bleiben, hängt von der Wechselwirkung zwischen den polaren Funktionsgruppen der Zielverbindung und den polaren Funktionsgruppen auf der Adsorbentoberfläche ab, einschließlich Wasserstoffbindungen, π-π-Bindungsinteraktionen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und Dipol-Induzierte Dipol-Wechselwirkungen sowie anderen polar-polaren Wechselwirkungen. Die Ortophosenextraktion ermöglicht die Absorption polarer Verbindungen aus nicht-polaren Lösungsmittelproben.

Die Adsorptive, die zur Gegenphase-Festphase-Extraktion verwendet werden, sind in der Regel nicht polar oder schwach polar, und die gewonnenen Zielverbindungen sind in der Regel mittelpolar bis nicht polar. Die Wirkung zwischen Zielverbindungen und Adsorbenten ist eine hydrophobe Wechselwirkung, hauptsächlich eine unpolare-unpolare Wechselwirkung, die Van der Waal-Kraft oder die Diffusionskraft.

Das Adsorptionsmittel, das bei der Ionenaustauschextraktion verwendet wird, ist ein geladenes Ionenaustauschharz, die extrahierte Zielverbindung ist eine geladene Verbindung, und die Wechselwirkung zwischen der Zielverbindung und dem Adsorptionsmittel ist elektrostatische Attraktion.

Die Auswahl des Adsorbents (Fixtphase) bei der Festphasenextraktion hängt hauptsächlich von den Eigenschaften der Zielverbindung und den Eigenschaften des Probenmatrysas (d. h. des Lösungsmittels der Probe) ab. Wenn die Polarität der Zielverbindung sehr ähnlich ist wie die Polarität des Adsorbents, kann eine bessere Retention (bessere Adsorption) der Zielverbindung erzielt werden. Je ähnlicher die Polarität der beiden ist, desto besser ist die Retention (d. h. desto besser ist die Adsorption), so sollten Sie versuchen, ein Adsorptiv zu wählen, das der Polarität der Zielverbindung ähnlich ist. Zum Beispiel bei der Extraktion von Kohlenwasserstoffen (nicht polar) wird eine Gegenphase-Feststoffextraktion (in diesem Fall ein nicht-polares Adsorbent) verwendet. Bei moderater Polarität der Zielverbindung kann sowohl die positive als auch die Gegenphase-Feststoffextraktion verwendet werden. Die Auswahl des Adsorptionsmittels wird auch durch die Lösungsmittelstärke (d.h. die Waschstärke) der Probe eingeschränkt.

Die Stärke des Probenlösungsmittels im Verhältnis zu diesem Adsorbent sollte schwach sein, und schwache Lösungsmittel erhöhen die Retention (Adsorption) der Zielverbindungen auf dem Adsorbent. Die Reihenfolge der Lösungsmittelstärke bei der positiven und antifesten Extraktion ist unterschiedlich (siehe Abbildungen 3-13). Wenn die Stärke des Probenlösungsmittels zu stark ist, wird die Zielverbindung nicht (adsorbiert) oder sehr schwach gehalten. Zum Beispiel ist es nicht geeignet, wenn das Probenlösungsmittel Ortohexan ist, um mit einer Gegenphase zu extrahieren, da Ortohexan ein starkes Lösungsmittel für die Gegenphase-Extraktion ist (siehe Abbildungen 3-13), und die Zielverbindung wird nicht an dem Adsorbent adsorbiert werden; Wenn das Probenlösungsmittel Wasser ist, kann es mit einer Gegenphase-Feststoffextraktion extrahiert werden, da Wasser ein schwaches Lösungsmittel für die Gegenphase-Feststoffextraktion ist und die Adsorption der Zielverbindung auf dem Adsorbent nicht beeinflusst.

Bei der Auswahl des Trennmusters und des Adsorbents für die Festphase-Extraktion sollten auch die folgenden Punkte berücksichtigt werden:

1. Die Löslichkeit der Zielverbindung in polaren oder nicht-polaren Lösungsmitteln, die hauptsächlich die Auswahl der Gonorrhea betreffen.

2. Ist es möglich, dass die Zielverbindung ionisiert wird (der pH-Wert kann eingestellt werden, um die Ionisierung zu erreichen), um zu entscheiden, ob eine Festphase-Extraktion mit Ionenaustausch verwendet wird.

3. Ist es möglich, dass Zielverbindungen Kovalenzbindungen mit Adsorbenten bilden, wie Kovalenzbindungen, die bei der Entfernung Probleme haben können?

4. Der Wettbewerbsgrad von Nicht-Zielverbindungen und Zielverbindungen an den Adsorptionspunkten auf dem Adsorbent hängt davon ab, ob die Zielverbindungen gut von den Störverbindungen getrennt werden können.

Zwei. Häufig verwendete Adsorptive zur Festphasenextraktion (Fixphase)

Da die Festphase-Extraktion im Wesentlichen eine Trennung der Flüssigchromatografie ist, können im Prinzip alle Materialien, die als Füllstoffe für die Flüssigchromatografie verwendet werden können, zur Festphase-Extraktion verwendet werden. Da der Säulendruck der Flüssigchromatografie jedoch höher sein kann und die Effizienz der Säulen höher ist, sind die Anforderungen an die Korngröße des Füllstoffs strenger, in der Vergangenheit wurden häufig 10 μm-Füllstoffe verwendet, jetzt werden die Säulen mit 5 μm-Füllstoffen verwendet, sogar mit 3 μm-Füllstoffen (mit der Steigerung des HPLC-Pumpendrucks verringert sich die Partikelgröße des Füllstoffs allmählich). Auch die Anforderungen an die Partikelgrößenverteilung der Füllstoffe sind eng. Der Druck auf die Festfasenextraktionssäule ist in der Regel nicht groß, das Trennungsziel ist nur, die Zielverbindung von der Störungsverbindung und dem Matrix zu trennen, die Anforderungen an die Säulenwirkung sind in der Regel nicht hoch, daher sind die Füllstoffe als Festfasenextraktionsadsorptionsmittel dicker, in der Regel bei 40 μm verfügbar, die Anforderungen an die Partikelgrößenverteilung sind nicht streng, was die Kosten der Festfasenextraktionssäule erheblich senken kann. Die Arten und Anwendungen der Adsorptive, die häufig für die Festphasenextraktion verwendet werden, finden Sie in Tabellen 3-4.

Drei. Geräte und Betriebsverfahren für die Feststoffextraktion

Eine einfachere Festfasenextraktionseinrichtung ist eine kleine Säule mit einem Durchmesser von mehreren Millimetern (Abbildung 3-14), die aus Glas oder Polypropylen, Polyethylen, Tetrafluorethylen und anderen Kunststoffen bestehen kann, oder aus Edelstahl hergestellt werden kann. Das untere Ende der Säule verfügt über ein Sinterplatte mit einem Durchmesser von 20 μm zur Unterstützung des Adsorbents. Wenn die selbstgemachte Festphase Extraktion Säule keine geeignete Sinter Sieb, kann auch mit gefüllter Glasbaumwolle Sieb zu ersetzen, um sowohl feste Adsorbenten zu unterstützen, als auch die Flüssigkeit zu fließen. Füllen Sie eine bestimmte Menge an Adsorbent auf die Siebplatte (100 mg bis 1000 mg, je nach Bedarf) und fügen Sie dann ein weiteres Siebplatte auf das Adsorbent hinzu, um zu verhindern, dass das Säulenbett beim Eingeben der Probe beschädigt wird (wenn die Siebplatte nicht vorhanden ist, kann sie auch durch Glasbaumwolle ersetzt werden). Derzeit gibt es eine Vielzahl von Spezifikationen, mit einer Vielzahl von Adsorbenten ausgestattete Festphase Extraktion Säulen zum Verkauf, die sehr bequem zu bedienen sind (Abbildung 3-15).

Die allgemeinen Verfahren für die Feststoffextraktion sind wie folgt:

1. Aktiviertes Adsorbent: Die Säulen werden vor der Extraktion der Probe mit einem geeigneten Lösungsmittel gewaschen, um das Adsorbent feucht zu halten und die Zielverbindung oder die Störverbindung zu adsorbieren. Verschiedene Muster der Festphase-Extraktion der Aktivierung der Säulen mit Lösungsmitteln sind unterschiedlich:

(1) Schwache polare oder nicht-polare Adsorptive, die zur Gegenphase-Festphase-Extraktion verwendet werden, werden normalerweise mit wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln wie Methanol und anschließend mit Wasser oder Pufferlösung gewaschen. Es kann auch mit starken Lösungsmitteln wie Hexan vor dem Waschen mit Methanol gespült werden, um die Verunreinigungen, die auf dem Adsorbent adsorbiert werden, und ihre Störungen der Zielverbindungen zu beseitigen.

(2) Das polare Adsorptionsmittel, das zur extrahierenden Festphase verwendet wird, wird in der Regel mit dem organischen Lösungsmittel (Probenmaterial), in dem sich die Zielverbindung befindet, gewaschen.

(3) das Adsorptionsmittel, das für die Ionenaustauschextraktion verwendet wird, kann bei der Verwendung von Proben in nicht-polaren organischen Lösungsmitteln mit Probenlösungsmitteln gewaschen werden; Wenn die Proben in polaren Lösungsmitteln verwendet werden, können sie mit wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln gewaschen werden und dann mit einer Wasserlösung mit einem geeigneten pH-Wert, die ein bestimmtes organisches Lösungsmittel und Salz enthält, gewaschen werden.

Damit das Adsorptionsmittel in der Festphase-Extraktionssäule nach der Aktivierung bis zur Zugabe der Probe feucht bleibt, sollte nach der Aktivierung etwa 1 ml aktiveres Lösungsmittel auf dem Adsorptionsmittel gehalten werden.

2. Obere Probe: Die flüssige oder gelöste feste Probe wird in die aktivierte Festphase-Extraktionssäule gegossen und dann unter Verwendung von Vakuum (Abbildungen 3-16), Druck (Abbildungen 3-17) oder Zentrifuge (Abbildungen 3-18) in das Adsorptionsmittel gebracht.

3. Waschen und Entwaschen: Nachdem die Probe in das Adsorptionsmittel gelangt und die Zielverbindung adsorbiert wurde, kann die schwache Retentionsstörungsverbindung zuerst mit einem schwächeren Lösungsmittel gewaschen werden und die Zielverbindung dann mit einem stärkeren Lösungsmittel entfernt und gesammelt werden. Wie zuvor erwähnt, kann das Abspülen oder Abwaschen durch Vakuum, Druck oder Zentrifuge durchströmt werden.

Wenn bei der Auswahl des Adsorbents die Adsorption an der Zielverbindung schwach oder nicht adsorbiert wird, und das Adsorbent mit einer starken Adsorption an der Störungsverbindung, kann die Zielverbindung zuerst abgewascht und gesammelt werden, so dass die Störungsverbindung auf dem Adsorbent zurückbleibt (adsorbiert), werden beide getrennt. Abbildungen 3-19 zeigen zwei Methoden. In den meisten Fällen wird die Zielverbindung auf dem Adsorbent gehalten und später mit einem starken Lösungsmittel gespült, was die Reinigung der Probe fördert. Abbildung 3-20 zeigt die Festphase-Extraktion

Darstellung der verwendeten allgemeinen Verfahren.

Um die Verwendung der Festfasenextraktion zu erleichtern, haben viele Hersteller neben der Herstellung verschiedener Spezifikationen und Modelle von Festfasenextraktionssäulen auch viele Festfasenextraktionsgeräte entwickelt, um die Festfasenextraktion einfacher zu verwenden. Supelco liefert z.B. einen Einrohr-Behandlungsstecker, der eine einzelne Festphase-Extraktionssäule druckt (Abbildungen 3-21), der bequem mit der Festphase-Extraktionssäule kombiniert werden kann. Um beispielsweise mehrere Feststoff-Extraktionssäulen gleichzeitig zu pumpen, bietet Supelco 12- und 24-Loch-Vakuum-Multi-Diffusionsgeräte (Abbildungen 3-22), die mehrere Feststoff-Extraktionssäulen gleichzeitig verarbeiten können. Das Institut für Chemische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Dalian und das Nationale Zentrum für Chromatographieforschung und Analyse haben auch eine Vakuum-Festphase-Extraktionseinrichtung entwickelt.

Abbildungen 3-23 geben ein Ablaufdiagramm darüber, wie ein Festphasenextraktionsmuster basierend auf den Eigenschaften des Matrix (Lösungsmittel), der Zielverbindung und der Störverbindung der Probe ausgewählt wird

Vier. Festphasenmikro-Extraktion (SPME)

Festphase-Mikro-Extraktion ist eine neue Extraktion-Trennungstechnik auf der Grundlage der Festphase-Extraktion entwickelt, im Vergleich zu Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion und Festphase-Extraktion, mit kurzer Betriebszeit, kleine Probengröße, keine Extraktion von Lösungsmitteln, geeignet für die Analyse von flüchtigen und nicht flüchtigen Substanzen, Reproduzierbarkeit und andere Vorteile. Viele Forschungsergebnisse zeigen, dass die Reproduzierbarkeit und Präzision der Probe sehr gut sind, wenn eine angemessene Binnenmarke zur quantitativen Analyse hinzugefügt wird. Die Mikroextraktionsvorrichtung in fester Phase ist wie ein Spurenprobeneinführer, bestehend aus dem Griff (Halter) und dem Extraktionskopf oder dem Faserkopf (Faser), der eine 1 cm lange, mit verschiedenen Adsorptionsmitteln beschichtete Schmelzfaser ist, die auf Edelstahldraht befestigt ist, ein feines Edelstahlrohr (zum Schutz von Quarzfasern vor Bruch), der Faserkopf kann in einem Stahlrohr gezogen oder herausgezogen werden, ein feines Edelstahlrohr kann durch Gummi- oder Kunststoffdichtungen durchdringen, um Proben zu nehmen oder zu probieren. Griff zur Montage oder Befestigung des Extraktionskopfes, für immer einsetzbar (Abbildungen 3-24)

Der Schlüssel zur Festphase-Mikroextraktion besteht in der Auswahl einer Beschichtung (Adsorbent) auf einer nicht-Quartzfaser, damit die Zielverbindung auf der Beschichtung adsorbiert werden kann, während die Störverbindungen und Lösemittel nicht adsorbiert werden, in der Regel: Die Zielverbindung ist nicht polar, wenn eine nicht-polare Beschichtung ausgewählt wird; Eine polare Beschichtung wird gewählt, wenn die Zielverbindung polar ist.

Die Probenahmemethode für die Festphase-Mikroextraktion besteht darin, eine Festphase-Mikroextraktionsnadel (Edelstahlgehäuse) durch die Dichtungsmasse der Probenflasche in die Probenflasche einzuführen. Anschließend wird der Extraktionskopf gedrückt und in die Probe eingetaucht (Eintauchmethode) oder in den oberen Raum der Probe gelegt (Top-Hole-Methode), um zu extrahieren. Die Extraktionszeit beträgt etwa 2 bis 30 Minuten, um das Gleichgewicht der Absorption der Zielverbindung zu erreichen. Später ziehen Sie den Extraktionskopf zurück und ziehen Sie die Nadel heraus (Abbildungen 3-25).

Die Mikroextraktion der Festphase kann sowohl für die Gaschromatographie als auch für die Flüssigchromatographie verwendet werden (Abbildungen 3-25). Bei GC wird die Festphase-Mikro-Extraktionsnadel (Edelstahlgehäuse) in die GC-Eingangsöffnung eingesetzt, der Griffstang gedrückt, der Faserkopf herausgezogen, die Zielverbindung mit der hohen Temperatur des Eingangsöffnungs entzogen und nach der Entzogung in die Chromatografie-Säule gebracht. Bei HPLC wird eine Festphase-Mikro-Extraktionsnagel (Edelstahlgehäuse) in die Festphase-Mikro-Extraktion / HPLC-Schnittstelle-Desorptionsbecken eingesetzt, bevor die Flussphase der HPLC verwendet wird, um die Zielverbindung durch den Desorptionsbecken zu waschen und die Zielverbindung in die Chromatografie-Säule zu bringen.