專利名稱：循環(huán)冷凝固相微萃取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷凝固相微萃取裝置，利用此裝置可以提高固相微萃取效果，擴(kuò)展裝置的檢測限和適用范圍。屬于環(huán)境分析與分析化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
色譜技術(shù)是環(huán)境樣品分析的主要手段之一。由于環(huán)境樣品復(fù)雜，多變且濃度較低，所以必須經(jīng)過前處理后才能進(jìn)行各種儀器分析。傳統(tǒng)的前處理方法普遍具有使用有機(jī)溶劑較多、處理時間較長及操作步驟多的缺點(diǎn)，而且在整個分析過程中樣品采集與處理耗時占較大比例(大于2/3)。所以研究準(zhǔn)確度高、快速簡單且無溶劑化的樣品前處理方法是當(dāng)代分析化學(xué)前沿領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)。二十世紀(jì)九十年代以來，各種新型樣品前處理方法先后涌現(xiàn)出來，如超臨界流體萃取、固相萃取、亞臨界水萃取、支撐液膜萃取、固相微萃取等方法。其中固相微萃取(SPME)技術(shù)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)在于1.萃取纖維頭對揮發(fā)與半揮發(fā)型樣品有很好的萃取或吸附性，特別適合于氣相、液相、固相樣品中可揮發(fā)或半揮發(fā)組分的分析測定；2.完成從萃取到分析的過程一般只需十幾分鐘，甚至更快；3.萃取器體積小，可直接從大氣及水樣中進(jìn)行快速萃取，輕便地帶回實(shí)驗(yàn)室直接進(jìn)行分析；4.對待測物質(zhì)的萃取，富集，解吸于一體，避免了傳統(tǒng)樣品前處理過程中的取樣、富集、保存與消除干擾等步驟的諸多不便。因不需要有機(jī)溶劑，所以是“綠色”的樣品前處理技術(shù)。
目前，固相微萃取的萃取方式主要有兩種，一是浸入萃取法，即將纖維直接浸入樣品溶液中，纖維和樣品溶液接觸進(jìn)行固液分配萃取，待達(dá)到分配平衡后取出纖維進(jìn)行色譜分析，此方法適用于分析待測物在液相中的溶解度較大或分子量較大的一類物質(zhì)；二是頂空萃取法，該法是在待測物液面上進(jìn)行頂空萃取，因而可以避免被基體雜質(zhì)干擾，從而減少纖維污染，適用于檢測揮發(fā)性和半揮發(fā)性的組分。
一般來說，頂空萃取法的適用范圍較廣，尤其是樣品復(fù)雜且有大分子干擾時更是如此。這時如果采用浸入萃取法，干擾物質(zhì)容易吸附在萃取纖維上，影響其吸附性能并在色譜分析中導(dǎo)致基線不穩(wěn)或產(chǎn)生雜質(zhì)峰，并會污染色譜柱、纖維的壽命也會大大降低等。頂空萃取法則避免了上述不良后果，但是當(dāng)待測物質(zhì)具有較高的沸點(diǎn)時，待測組分在氣相中分壓小，濃度低，頂空法達(dá)到吸附平衡所需時間長、靈敏度較低、對半揮發(fā)性的大分子量的物質(zhì)更是如此。因此，當(dāng)樣品中待測物沸點(diǎn)較高且有大分子干擾物存在時，上述兩種方法結(jié)果均不能令人滿意。為了改進(jìn)以上兩種方法的不足，有必要發(fā)明一種新的循環(huán)冷凝萃取裝置以及新的萃取方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種循環(huán)冷凝固相微萃取裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可以提高檢測的靈敏度，降低待測物的檢測限。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明提供的固相微萃取裝置中除了進(jìn)樣器、固相微萃取瓶、燒杯外，還特別設(shè)計了循環(huán)冷凝器。循環(huán)冷凝器為一個空心有蓋的圓錐體，其中圓錐體軸截面頂角2θ取值為20°≤2θ≤60°。冷凝器端面為圓形，與圓錐體底面緊密連接在一起，形成封閉體系，冷凝器端面的半徑大于圓錐底面半徑1-2mm，在冷凝器端面上垂直設(shè)有冷卻水進(jìn)水管、供進(jìn)樣器插入的進(jìn)樣器保護(hù)管、冷卻水出水管，進(jìn)樣器保護(hù)管橫穿循環(huán)冷凝器，一端從冷凝器端面露出并由密封墊密封，另一端從圓錐頂端穿出。
循環(huán)冷凝器放入固相微萃取瓶中，使循環(huán)冷凝器端面的邊緣與固相微萃取瓶的瓶口邊緣接觸，擰緊固相微萃取瓶的瓶蓋實(shí)現(xiàn)固定密封，固相微萃取瓶底部待測液中放置攪拌子，固相微萃取瓶由鐵架臺固定，并置于水浴燒杯中，燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，燒杯底部放有攪拌子。
利用本發(fā)明的裝置進(jìn)行循環(huán)冷凝固相微萃取時，將固相微萃取瓶中的待測液加熱，使待測液揮發(fā)到固相微萃取瓶的氣相中。同時在整個過程中，通入的冷卻水將循環(huán)冷凝器的外壁冷卻，使被加熱揮發(fā)到氣相中的待測液在循環(huán)冷凝器的外壁冷凝，形成小液滴沿外壁流下，在進(jìn)樣器保護(hù)管出口的固相微萃取纖維上匯聚，形成穩(wěn)定的冷凝循環(huán)回路。當(dāng)固相微萃取纖維沿著循環(huán)冷凝器的進(jìn)樣器保護(hù)管插入，并將纖維露出進(jìn)樣器保護(hù)管與待測液揮發(fā)冷凝液充分接觸，達(dá)到分配平衡后，取出進(jìn)行色譜分析。
本發(fā)明集頂空式萃取與浸入式萃取的優(yōu)點(diǎn)于一身，充分發(fā)揮了高溫?fù)]發(fā)，低溫冷凝吸附的物化規(guī)律，可以降低待測物的檢測限，提高檢測的靈敏度，拓寬了固相微萃取技術(shù)在分析檢測的應(yīng)用范圍。裝置中的萃取纖維不需要與待測液直接接觸，從而減少了纖維被污染的可能性，


圖1為本發(fā)明萃取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為進(jìn)樣器保護(hù)管，2為循環(huán)冷凝器，3為冷凝器端面，4為冷卻水進(jìn)水管，5為密封墊，6為冷卻水出水管，7為進(jìn)樣器，8為鐵架臺，9為固相微萃取瓶，10為燒杯，11為固相微萃取纖維，12為加熱介質(zhì)，13為待測液，14為萃取瓶內(nèi)的攪拌子，15為燒杯內(nèi)的攪拌子，16為恒溫磁力攪拌器。
圖2為本發(fā)明中循環(huán)冷凝器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，1為進(jìn)樣器保護(hù)管，2為循環(huán)冷凝器，3為冷凝器端面，4為冷卻水進(jìn)水管，5為密封墊，6為冷卻水出水管。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的萃取裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括循環(huán)冷凝器2、進(jìn)樣器7，固相微萃取瓶9，燒杯10。循環(huán)冷凝器2是一個空心有蓋的圓錐體，冷凝器端面3與圓錐體底面緊密連接在一起，形成封閉體系。冷凝器端面3的半徑大于圓錐底面半徑1-2mm。在冷凝器端面3上垂直設(shè)有冷卻水進(jìn)水管4、與進(jìn)樣器7相連的進(jìn)樣器保護(hù)管1、冷卻水出水管6。進(jìn)樣器保護(hù)管1橫穿循環(huán)冷凝器2，一端從冷凝器端面3露出并由硅橡膠密封墊5密封，另一端從圓錐頂端穿出。循環(huán)冷凝器2的最大外直徑與固相微萃取瓶內(nèi)徑相等。循環(huán)冷凝器2放入固相微萃取瓶9中，使循環(huán)冷凝器端面3的邊緣與固相微萃取瓶9的瓶口邊緣接觸，擰緊固相微萃取瓶9的瓶蓋實(shí)現(xiàn)固定密封。固相微萃取瓶9底部待測液中放置攪拌子14，固相微萃取瓶9由鐵架臺8固定，并置于水浴燒杯10中，燒杯10置于恒溫磁力攪拌器16上，燒杯10底部放有攪拌子15。
圖2為本發(fā)明中循環(huán)冷凝器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖2所示，本發(fā)明特別設(shè)計的循環(huán)冷凝器2是一個空心有蓋的圓錐體，圓錐體軸截面頂角為2θ，取值為20°≤2θ≤60°。在冷凝器端面3上垂直設(shè)有冷卻水進(jìn)水管4、與進(jìn)樣器7相連的進(jìn)樣器保護(hù)管1、冷卻水出水管6，其中進(jìn)樣器保護(hù)管1橫穿循環(huán)冷凝器2，一端從冷凝器端面3露出并由密封墊5密封，另一端從圓錐頂端穿出。
進(jìn)行循環(huán)冷凝固相微萃取時，固相微萃取瓶9用鐵架臺8固定，使之處于水浴裝置中的合適位置，使固相微萃取瓶9中待測液的液面在燒杯10中的水浴液面以下，燒杯10中放有攪拌子15，放置于恒溫磁力攪拌器16之上。打開恒溫磁力攪拌器16，設(shè)定合適溫度，通過加熱燒杯10中的加熱介質(zhì)12，將固相微萃取瓶9中的待測液13加熱，使待測液13揮發(fā)到固相微萃取瓶9的氣相中。同時，冷卻水從冷卻水進(jìn)水管4進(jìn)入，從冷卻水出水管6導(dǎo)出，在整個過程中，通入的冷卻水將循環(huán)冷凝器2的外壁冷卻，使被加熱揮發(fā)到氣相中的待測液13在循環(huán)冷凝器2的外壁冷凝，形成小液滴，沿外壁流下，在進(jìn)樣器保護(hù)管1出口的固相微萃取纖維11上匯聚，形成穩(wěn)定的冷凝循環(huán)回路。當(dāng)固相微萃取纖維11與待測液揮發(fā)冷凝液充分接觸，達(dá)到分配平衡后，取出進(jìn)行色譜分析。
實(shí)施例利用本發(fā)明的循環(huán)冷凝固相微萃取裝置(2θ＝20°，Cu質(zhì)，冷卻水溫度0℃)，對溶解于丙酮溶液并用超純水稀釋的丙體六六六進(jìn)行了萃取，并使用氣相色譜進(jìn)行分析。在80℃恒溫水浴條件下，萃取15min便可達(dá)到平衡。用島津GC-14B氣相色譜儀配ECD檢測器、N2000色譜工作站進(jìn)行分析，檢測條件柱溫170℃，進(jìn)樣口溫度210℃，檢測器溫度230℃，載氣N2，氮?dú)鈮毫刂圃?00kpa，不分流進(jìn)樣。實(shí)驗(yàn)檢出限為10ng/L，線性范圍為0.2μg/l-120.0μg/l，重復(fù)性9.58％，回收率為96.0％。
在同樣的檢測條件下，與頂空萃取法及浸入萃取法的結(jié)果進(jìn)行比較，如下表所示

可見，采用本發(fā)明的循環(huán)冷凝萃取裝置進(jìn)行的萃取法在檢測限方面優(yōu)于其它方法，而且線性范圍和重現(xiàn)性也比較滿意。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)冷凝固相微萃取裝置，包括進(jìn)樣器(7)，固相微萃取瓶(9)，燒杯(10)，其特征在于還包括循環(huán)冷凝器(2)，循環(huán)冷凝器(2)是一個空心有蓋的圓錐體，冷凝器端面(3)與圓錐體底面緊密連接在一起，形成封閉體系，冷凝器端面(3)的半徑大于圓錐底面半徑1-2mm，在冷凝器端面(3)上垂直設(shè)有冷卻水進(jìn)水管(4)、供進(jìn)樣器(7)插入的進(jìn)樣器保護(hù)管(1)、冷卻水出水管(6)，進(jìn)樣器保護(hù)管(1)橫穿循環(huán)冷凝器(2)，一端從冷凝器端面(3)露出并由密封墊(5)密封，另一端從圓錐頂端穿出，循環(huán)冷凝器(2)放入固相微萃取瓶(9)中，使循環(huán)冷凝器端面(3)的邊緣與固相微萃取瓶(9)的瓶口邊緣接觸，擰緊固相微萃取瓶(9)的瓶蓋實(shí)現(xiàn)固定密封，固相微萃取瓶(9)底部待測液中放置攪拌子(14)，固相微萃取瓶(9)由鐵架臺(8)固定并置于燒杯(10)中，燒杯(10)置于恒溫磁力攪拌器(16)上，燒杯(10)底部放有攪拌子(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的循環(huán)冷凝固相微萃取裝置，其特征在于所述循環(huán)冷凝器(2)的材質(zhì)為金屬，其中圓錐體軸截面頂角2θ取值為20°2θ≤60°。
全文摘要
一種循環(huán)冷凝固相微萃取裝置，除了進(jìn)樣器、固相微萃取瓶、燒杯外，特別設(shè)計的循環(huán)冷凝器為一個空心有蓋圓錐體，冷凝器端面上垂直設(shè)有冷卻水進(jìn)水管、進(jìn)樣器保護(hù)管及冷卻水出水管，進(jìn)樣器保護(hù)管一端從冷凝器端面露出并密封，另一端從圓錐頂端穿出。冷卻水將循環(huán)冷凝器的外壁冷卻，使被加熱揮發(fā)到氣相中的待測液在循環(huán)冷凝器的外壁冷凝，形成液滴沿外壁流下，在進(jìn)樣器保護(hù)管出口的固相微萃取纖維上匯聚，形成穩(wěn)定的冷凝循環(huán)回路。當(dāng)微萃取纖維與待測液揮發(fā)冷凝液充分接觸，達(dá)到分配平衡后，取出進(jìn)行色譜分析。本發(fā)明中的萃取纖維不與待測液直接接觸，從而減少了被污染的可能，提高了吸附能力，降低待測物的檢測限。
文檔編號G01N30/00GK1743049SQ20051002795
公開日2006年3月8日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者賈金平, 廖黎燕, 王亞林 申請人:上海交通大學(xué)