环境分析仪器有机物样品预处理技术ppt课件.ppt
环境样品中有机物提取技术,1,固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定人指甲中的三氯生和三氯卡班,2,环境分析的特点,环境样品如何达到分析仪器的要求？,3,由于环境样品中有机物具有浓度低、组分复杂、干扰物质多、易受环境影响等特点，通常需要采用复杂的提取、净化、浓缩等有机物处理技术才能进行分析测定。,环境预处理技术研究热点,批量化、自动化、环保化 快速、高效、易操作 生物监测技术：酶免疫检测（EIA）,4,样品中有机物萃取技术,固-液萃取法 索式萃取法 摇床振荡萃取法 超声萃取法 微波萃取法,针对固体样品,液-液萃取法 一滴溶剂萃取 固相萃取法 固相微萃取法,针对水样品,5,6,预处理方法,SVOCs,卤代烷烃、卤代烯烃苯系物,多氯联苯、多环芳烃有机氯农药、POPs,7,样品分离与富集,为了选择与评价分离、富集技术，常涉及下面两个概念：回收因数（RT）指样品中目标组分在分离、富集过程中回收的完全程度。即：痕量回收：RT90%。,8,富集倍数（F）或与浓缩系数 定义为欲分离或 富集组分的回收率与基体的回收率之比，即：式中，和 分别为富集前、后基体的量；为基体的回收率。,9,一、液-液萃取法,1、溶剂萃取：基于物质在不同的溶剂相中分配系数不同，而达到组分的富集与分离。在水相-有机相中的分配系数（K）可用分配定律表示：,10,分配比定义：溶质在有机相中各种存在形态的总浓度与水相中各种形态的总浓度之比，用D表示。D值越大，表示被萃取物质转入有机相的数量越多(当两相体积相等时)，萃取就越完全。在萃取分离中，一般要求分配比在10以上。分配比反映萃取体系达到平衡时的实际分配情况，具有较大的实用价值。,11,被萃取物质在两相中的分配也可以用萃取百分率（E）表示，即E与分配比的关系为：当用等体积萃取时(V水=V有)：若要求E大于90%，则D必须大于9。增加萃取的次数，可提高萃取效率，但将增大萃取操作的工作量。,12,C水水相中浓度；V水水相体积；D分配比；V有机有机相体积；C有有机相中浓度；E萃取率,2、液液微萃取方法（20世纪90年代）,一滴溶剂微萃取方法（Single-Drop Micro-Extraction，SDME）取一支10L微量注射器，准确吸入一定量的萃取剂，垂直插入盛有水样的样品瓶中，使针尖完全浸入水样，将微量注射器内的萃取剂推出,使其悬挂在注射器的针尖头，打开磁力搅拌器并调至一定的搅拌速度，萃取一定时间后，再将萃取剂全部吸入注射器内，然后将其注入气相色谱分析。,13,应用举例七种硝基苯类化合物,14,SDME 萃取条件的优化,萃取剂的种类和用量：甲苯等非极性溶剂，(0.210.0l)搅拌速度：50、100、200、300、500、800 r/min 萃取时间：560 min酸度：pH 28离子强度：考察不同浓度的NaCl对萃取效率的影响 萃取温度：温度能加速扩散作用，影响目标物在水相和萃取剂之间的分配系数以及萃取剂在水相中的溶解性。（030）,15,二、固相萃取（SPE&SMPE）,1、固相萃取法利用疏水性的固体来分离和富集水溶液中的有机物的方法，实质上是一种液相色谱分离，所用的吸附剂也与液相色谱常用的固定相相同，只是在粒度上有所区别。自70年代问世以来，其全球需求量迅速增长。功能 用于样品分析前的净化或浓缩富集，能用于气相色谱、液相色谱、红外光谱、质谱、核磁、紫外和原子吸收等各种分析方法的样品预处理。特点 与传统的液-液萃取相比，由于其采用了高效、高选择性的固定相，能显著减少溶剂用量，简化样品预处理过程，同时所需费用也有所减少（固相萃取所需时间为液液萃取的1/12，费用为液液分配的1/5）。,16,痕量有机物萃取技术 固相萃取技术,分析物,杂 质,17,2023/1/7,针对水样,固相萃取小柱,硅胶填料：40m颗粒，60m孔径Florisil 填料：硅酸镁，80/120目（净化）树脂填料：80-160m 球型颗粒石墨碳填料：无键合相，网眼颗粒,18,固相萃取装置（SPE）,SPE不同类型吸附剂及相关应用,19,固相萃取法,研究对象：水介质中有机物核心技术：固相吸附剂（极性、非极性、离子型、生物型等）洗脱溶剂特点：选择性、高倍富集、易于实现自动化,20,SPE 吸附剂种类,反相 C2,C8,C18,C18AR,PH正相和离子交换NH2,CN,Si,PSA,SAX,SCX混合模式 MP1,MP3(SCX 和非极性)3 mL and 10mL 柱(15 or 30 mg)15 和30mg 96-位 盘(1mL)47mm 盘用于环境萃取,膜萃取（大体积样品）,Empore SPE 膜技术，是将SPE填料颗粒，紧紧地压在PTFE纤维网中。其更少的填料量、更短的扩散通道使得萃取更加有效，溶剂使用量更少，无沟渠和孔穴产生。,22,洗脱溶剂选择,23,洗脱溶剂选择洗脱强度检测器因素,24,固相萃取操作程序,确定吸附剂类型及用量：目标物性质和浓度估计萃取柱条件化：用适量溶剂进行吸附剂的活化，再用去离子水进行柱条件化；通过水样：流速控制在2-5ml/min萃取柱纯化：洗脱某些非目标物萃取物洗脱：15ml的洗脱液，待后续分析,25,不同吸附剂吸附容量比较,a.C18 吸附剂 b.石墨碳吸附剂,26,抗体键合吸附剂,27,免疫抗体吸附剂制备技术,28,SPE-HPLC在线联用体系,29,SPE-HPLC 分析比较,30,31,真空固相萃取装置-自动操作,96-well Plate真空装置,正压力装置,2、固相微萃取(Solid Phase Micro Extraction),1994年获美国匹兹堡分析仪器会议革新大奖，是一种应现代仪器的要求而产生的样品前处理新技术。集采样、萃取、浓缩、进样于一体，便于携带，真正实现样品的现场采集和富集，能够与气相、气相-质谱、液相、液相-质谱仪联用。广泛应用于环保及水质处理、临床药理、公安案件分析、制药、化工、国防等领域。,32,33,状似一只色谱注射器，由手柄和萃取头或纤维头两部分构成。萃取头是一根外套不锈钢细管的1cm长、涂有不同色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维头，纤维头在不锈钢管内可自由伸缩，用于萃取、吸附样品。,固相微萃取/荧光分析,34,三、样品预处理-仪器分析在线系统,吹扫捕集-气相色谱-质谱联用仪顶空进样-气相色谱-质谱联用仪微波热解析-气相色谱-质谱联用系统超临界流体萃取-液相色谱-质谱联用系统固相萃取-液相色谱-质谱联用系统消解-吹扫捕集-气相色谱-质谱联用系统,35,1、吹扫捕集-GC联用技术挥发性有机物,36,吹扫捕集解吸和放空,37,Tenax：poly(2,6-diphenyl-p-phenylene oxide，聚2,6-二苯基对苯醚,2、顶空萃取技术原理挥发性有机物,38,39,3、SPE-HPLC在线分析系统,四、土壤样品中有机物提取,土样的风干 风干后的土壤含水率一般 5%。磨碎和过筛 1927年国际土壤学会规定通过2 mm孔径的土壤用作物理分析，通过1 mm或0.5 mm孔径的土壤用作化学分析。筛网规格有两种表达方法 以筛网孔径尺寸表示，如孔径为2 mm、1 mm的筛网；另一种是以每英寸长度上的孔数来表示，如每英寸长度上有80个孔即称为80目，100目的筛网则说明在每英寸长度上有100个孔。,40,样品真空冷冻干燥设备,真空冷冻干燥技术，简称冻干，又称升华干燥。在环境领域广泛应用于土壤、沉积物等样品处理。,冷凝温度：-50 真 空 度：20Pa 捕水能力：n kg/24h 样 品 盘：200mm多层,41,粉碎、研磨设备,用于样品的粉碎研磨制样。,42,前处理生物（湿样）,土壤样品分析方法,重量法：土壤水分测定容量法：浸出物中含量较高的成分测定，如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42等。分光光度法、原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法、等离子体发射光谱法：重金属如Cu、Cd、Cr、Pb、Hg和Zn等组分的测定。气/液相色谱法：有机氯、有机磷及有机汞等农药的测定。,高速离心机,44,固体样品提取方法,索氏萃取法(Soxhlet)振荡器法超声萃取法微波萃取法,45,加速溶剂提取,样品抽提萃取浓缩硅胶柱净化,46,旋蒸浓缩仪,47,样品净化（膜或硅胶净化）,48,氮吹浓缩,49,加快蒸发原理：加强周围的空气流动；温度氮气是一种不活泼的气体，能起到隔绝氧气的作用，防止样品氧化。将氮气快速、连续、可控地吹到加热样品表面，实现大量样品的快速浓缩。,CaptivaTM NDLipids 除脂过滤板,特点:Captiva 微粒过滤 去除蛋白干扰专利的脂肪去除填料 去除脂肪Non-Drip 膜 方便使用,样品的预处理与分析PPCPs,水样：82.7%-94.5%；颗粒物：65.7%-77.5%,水样,0.7m滤膜,方法空白空白加标基质加标基质加标平行样,质量控制,固相萃取,HPLC/MS/MS,调节pH4,超声萃取,冷冻干燥,举例:,举例：沉积物样品预处理（PAHs）,方法举例：城市污泥中HBCD提取,在-50oC下真空冷冻干燥24 h，研磨后过60目筛，称取0.5 g左右，用150 mL二氯甲烷进行索氏提取24小时。提取液旋转蒸发至2 mL左右后加入56 mL浓硫酸，混合离心后取出上清液，并使用2 mL正己烷润洗三次后合并。将提取液氮吹浓缩至2 mL左右后过凝胶色谱柱，使用二氯甲烷与正己烷混合液（体积比1:1）进行淋洗，收集第120200 mL淋洗液。将淋洗液浓缩至5 mL左右后加入洁净的铜片，震荡后取上清液。最后，将浓缩后的上清液置换为甲醇，定容至100 uL待色谱分析。,53,超声波提取-气相色谱法测定土壤中21种酚类化合物,54,举例,pH？,磁性石墨烯纳米粒子固相萃取与GC-MS相结合测定环境水样中的三嗪类除草剂,55,举例,磁性粒子？,几种萃取方法比较,56,参考书：,57,58,期末考试形式：开卷笔试,初步题型：判断题：15分填空题：15分简述题：34小题（30分）计算题：1题（10分）综合题：2题（每题15分，共计30分）,特别提醒：请大家带好学生身份证件，以及计算器。,提醒考试时，谢绝电脑入场，并关闭手机！,59,考试信息：开卷笔试,考试时间：2019年01月04日 上午8：009:40（共计100 min）地点：彰武校区北大楼412教室,
