專利名稱：固相萃?。合嗌V在線聯(lián)用分析水中痕量有機(jī)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線聯(lián)用固相萃取預(yù)處理和高效液相色譜分析方法，以實(shí)現(xiàn)樣品中有機(jī)物的富集和分析的方法，屬于環(huán)境分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機(jī)污染物在環(huán)境中殘留量很低，往往低至μg/l甚至ng/l，這就給這些痕量有機(jī)污染物的檢測(cè)、研究帶來(lái)了困難。環(huán)境樣品的預(yù)處理過程是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，有文獻(xiàn)報(bào)道，一個(gè)完整的樣品分析過程，各步所需的時(shí)間占全部分析時(shí)間的百分率為樣品采集6.0％；樣品處理61.0％，分析測(cè)試6.0％，數(shù)據(jù)處理與報(bào)告27.0％。其中，樣品處理所需的時(shí)間最長(zhǎng)，約占整個(gè)分析時(shí)間的三分之二。目前對(duì)水樣中有機(jī)物的預(yù)處理技術(shù)主要有液-液萃取法、固相萃取法、固相微萃取法等。
液-液萃取法(LLE)是基于物質(zhì)在不同溶劑相中分配系數(shù)不同，用一種適宜溶劑從水樣中萃取水中溶解度很小有機(jī)物的方法。該方法較為傳統(tǒng)、經(jīng)典，在國(guó)內(nèi)外已有很多研究，但存在耗時(shí)、耗試劑，易造成交叉污染等缺點(diǎn)，且操作步驟繁瑣，浪費(fèi)大量人力物力。
固相萃取技術(shù)(SPE)因其簡(jiǎn)單、高效、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和有機(jī)溶劑低耗量等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代傳統(tǒng)的液-液萃取法(LLE)，成為樣品預(yù)處理的可靠方法，特別適用于環(huán)境樣品中痕量有機(jī)物的檢測(cè)和分析。盡管離線固相萃取因萃取效率高、使用溶劑少、富集倍數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境樣品中有機(jī)污染物殘留的分析。但當(dāng)使用離線SPE處理批樣品時(shí)，仍感操作繁瑣、分析物有損失、靈敏度不足等遺憾。
固相微萃取技術(shù)(SPME)是一種基于待測(cè)物質(zhì)在樣品及萃取涂層中平衡分配的萃取技術(shù)，遵循相似相溶原理。SPME操作簡(jiǎn)便、無(wú)需使用大量有機(jī)溶劑，且易與氣相色譜或液相色譜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。但SPME僅適用于分析揮發(fā)性和半揮發(fā)性的有機(jī)物，對(duì)占有機(jī)物種類近2/3的難揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)能為力。
因此尋求一種適合環(huán)境中有機(jī)污染物檢測(cè)的快速、高效、易自動(dòng)化、重現(xiàn)性強(qiáng)的預(yù)處理方法已成為環(huán)境工作者迫切需要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在線聯(lián)用固相萃取和高效液相色譜的方法，以實(shí)現(xiàn)水樣中痕量有機(jī)物的富集與高效液相色譜分析耦合的自動(dòng)化過程。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過一只六通閥以不銹鋼管路將高壓輸液泵、在線固相萃取柱與商品化高效液相色譜在線聯(lián)用，從而實(shí)現(xiàn)水樣中的痕量有機(jī)物的在線富集、分析。具體工藝如下第一步，構(gòu)建在線聯(lián)用分析裝置將一只新增六通閥和不銹鋼管將固相萃取柱與高效液相色譜儀連接在一起，以實(shí)現(xiàn)水中痕量有機(jī)物的在線富集和分析；第二步，進(jìn)行水中痕量有機(jī)物的在線富集先用高壓輸液泵以5mL·min-1流速依次輸送10mL乙腈和10mL純水將固相萃取柱活化；然后，不間斷地以5mL·min-1流速，將經(jīng)0.45μm膜過濾后待測(cè)水樣通入固相萃取柱，通入量為10～100mL，進(jìn)行水樣中有機(jī)物的富集；最后，以相同流速，將5mL純水通入，完成固相萃取柱的洗滌；第三步，同時(shí)切換新增六通閥和液相六通閥后，液相流動(dòng)相在液相輸液泵的帶動(dòng)下，以與水樣富集相同的方向，將固相萃取柱上富集的水中痕量有機(jī)物洗脫下來(lái)，進(jìn)入分析柱和液相檢測(cè)器進(jìn)行在線液相分析，得到結(jié)果。
本發(fā)明的高壓輸液泵流速范圍為0～9.999mL/min，壓力范圍為0～5400psi，其作用是通過輸送有機(jī)溶劑實(shí)現(xiàn)固相萃取柱的洗滌、活化并輸送液體樣品到固相萃取柱以實(shí)現(xiàn)樣品中痕量有機(jī)物在萃取柱上的富集。
固相萃取柱為填充柱，內(nèi)徑4mm，長(zhǎng)度20mm，填料粒徑5μm，可根據(jù)目標(biāo)有機(jī)物選擇填充不同材料的固相萃取吸附劑作為填料。其外殼為不銹鋼管結(jié)構(gòu)，不同于一般離線固相萃取時(shí)使用的聚四氟乙烯外殼，可承受液體輸送時(shí)的高壓。
新增六通閥分別和高壓輸液泵、固相萃取柱和高效液相色譜自帶的液相六通閥通過1/16不銹鋼管連接，完成樣品在固相萃取柱上的富集和高效液相色譜流動(dòng)相洗脫萃取柱上富集目標(biāo)分析物的切換。
整套裝置中的連接管路均為1/16不銹鋼管連接，可保證高壓狀態(tài)下裝置無(wú)漏液現(xiàn)象。
進(jìn)行在線固相萃取-高效液相色譜分析時(shí)，新增六通閥首先將在線固相萃取柱與高壓輸液泵連接，經(jīng)過柱活化、樣品吸附、雜質(zhì)清洗等步驟后，同時(shí)切換2只六通閥使固相萃取柱與高效液相色譜系統(tǒng)相連，這樣液相流動(dòng)相將固相萃取柱上富集的有機(jī)物洗脫下來(lái)進(jìn)入分析柱分離，進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明由于在線聯(lián)用固相萃取法和高效液相色譜法，操作簡(jiǎn)單易行，避免了一般離線固相萃取法操作繁瑣、分析物易損失、耗用有機(jī)溶劑等缺點(diǎn)。
2、本發(fā)明中的在線固相萃取吸附劑更換方便，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)目標(biāo)分析物性質(zhì)選擇不同類型的吸附劑。
3、本發(fā)明中固相萃取柱以正向方式與分析柱串聯(lián)連接，這樣高壓液相泵輸送液體樣品的方向與流動(dòng)相的方向相同，水樣中可能存在的膠體、顆粒物沉積于固相萃取柱的前端，可避免分析柱的污染。若在線固相萃取柱因多次使用而堵塞不能使用，更換萃取柱吸附劑即可。
4、本發(fā)明由于將新增六通閥和液相六通閥串聯(lián)連接，可實(shí)現(xiàn)在線固相萃取-高效液相色譜法與液相直接進(jìn)樣的獨(dú)立操作。這樣，本發(fā)明無(wú)需任何操作，即可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)液相進(jìn)樣與在線SPE-HPLC方便切換。
5、本發(fā)明適于液體樣品中痕量有機(jī)物的分析，可較大程度降低方法檢測(cè)限，提高靈敏度。尤其適用于一定極性或極性較大的有機(jī)物，因?yàn)檫@類物質(zhì)進(jìn)行固相萃取時(shí)穿透體積較小，一般離線固相萃取法很難達(dá)到此類物質(zhì)痕量分析的靈敏度要求，而在線固相萃取-高效液相色譜法由于靈敏度較高，只需較小水樣體積即可達(dá)到有機(jī)物痕量分析的要求。


圖1為本發(fā)明的流程示意2-a為水樣中痕量有機(jī)物的在線萃取富集過程圖2-b為在線固相萃取柱富集的有機(jī)物經(jīng)流動(dòng)相的在線洗脫分析過程圖3為上海市某地表水中多環(huán)芳烴經(jīng)在線固相萃取-高效液相色譜分析的色譜中標(biāo)號(hào)為1活化溶劑或待測(cè)水樣，2高壓輸液泵，3新增六通閥，4固相萃取柱，5分析柱，6液相檢測(cè)器，7液相六通閥，8液相輸液泵具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖提供兩項(xiàng)實(shí)施例實(shí)施例1本發(fā)明只需在一般液相色譜前外加一個(gè)高壓輸液泵2、一只新增六通閥3、一只固相萃取柱4及其之間的不銹鋼連接管道即可。具體連接方式如圖2所示。
新增六通閥3的6個(gè)接口A、B、C、D、E、F分別接高壓輸液泵2、富集廢液、分析柱5入口端、液相六通閥7和固相萃取柱4兩端。其中，接口A接高壓輸液泵2，用于輸送活化溶劑和待測(cè)水樣1；接口B接富集廢液，用于收集固相萃取柱4活化和水樣經(jīng)在線萃取柱4后流出的廢液；接口C和F接在固相萃取柱4兩端；接口D接分析柱5入口端，用于在線洗脫分離；接口E接液相六通閥7的E’接口，用于在線洗脫時(shí)流動(dòng)相的正相洗脫。
液相六通閥7的6個(gè)接口A’、B’、C’、D’、E’、F’分別接液相進(jìn)樣口、液相廢液口、液相輸液泵8、新增六通閥3和定量環(huán)兩端。其中，接口A’接液相進(jìn)樣口，用于不進(jìn)行在線分析時(shí)，液相的直接進(jìn)樣分析；接口B’接液相廢液口，用于收集接口A’經(jīng)定量環(huán)后多余的廢液；接口C’和F’為不銹鋼連接管，在此處放置一只定量環(huán)(圖2中未標(biāo)出)，可用于不進(jìn)行在線固相萃取一液相色譜操作時(shí)的液相直接進(jìn)樣分析；接口D’接液相輸液泵8；接口E’接新增六通閥3的E接口，用于在線洗脫。
本發(fā)明的流程示意圖如圖2所示，具體操作步驟如下第一步，高壓輸液泵2將活化溶劑或待測(cè)水樣1送到A，并按照A→F→固相萃取柱4→C→B→富集廢液的順序以5mL·min-1流速輸送10mL乙腈(或甲醇)和10ml純水通過固相萃取柱4以實(shí)現(xiàn)固相萃取柱4的在線活化；第二步，用10～100水樣1代替10mL乙腈(或甲醇)和10ml純水通過固相萃取柱4以實(shí)現(xiàn)水樣中痕量有機(jī)物的富集；用5mL純水洗滌固相萃取柱4。其中，液相流動(dòng)相按照液相輸液泵8→D’→C’→F’→E’→E→D→分析柱5→液相檢測(cè)器6的順序沖洗分析柱5(見圖2-a)；第三步，通過2只六通閥(3和7)的同時(shí)切換，在液相輸液泵8的帶動(dòng)下，液相流動(dòng)相根據(jù)分析需要以合適配比在液相輸液泵8的帶動(dòng)下，按照液相輸液泵8→D’→E’→E→F→固相萃取柱4→C→D→分析柱5→液相檢測(cè)器6的順序，將固相萃取柱4上富集的水中痕量有機(jī)物洗脫下來(lái)，進(jìn)入分析柱5和液相檢測(cè)器6進(jìn)行液相分析，在此過程中，高壓液相泵2不運(yùn)作(見圖2-b)。
實(shí)施例2運(yùn)用本發(fā)明裝置對(duì)上海市某地表水中低分子量多環(huán)芳烴進(jìn)行采樣分析，該地表水的基本性質(zhì)為水溫23.2℃，濁度80NTU，pH 7.85，TOC 7.80mg·L-1，DOC 6.89mg·L-1。具體操作步驟如下先用高壓輸液泵2以5mL·min-1流速依次輸送10mL乙腈和10mL純水活化固相萃取柱4；然后不問斷地以5mL·min-1流速加入25mL經(jīng)0.45μm膜過濾后該地表水樣1；接著以相同流速用5mL純水洗滌；最后，同時(shí)切換新增六通閥3和液相六通閥7，用液相流動(dòng)相將固相萃取柱4上富集的低分子量多環(huán)芳烴洗脫下來(lái)進(jìn)入分析柱5進(jìn)行分析。液相色譜分析條件SHIMADZU 250mm×4.6mm×5μm C18反相柱；乙腈-水(75∶25)等度洗脫，流速1mL·min-1；紫外檢測(cè)器0～9.5min，λ＝210nm，9.5～14min，λ＝254nm；熒光檢測(cè)器使各組分處于最佳激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)處苯/萘(270nm/340nm)，聯(lián)苯(260nm/320nm)，芴(270nm/340nm)，菲/蒽(255nm/370nm)。整個(gè)固相萃取-液相色譜在線聯(lián)用富集、分析水中低分子量多環(huán)芳烴的過程只需要25min，相比于-般離線操作所需的3h，簡(jiǎn)便高效，并且避免了離線固相萃取操作時(shí)分析物易損失、耗用有機(jī)溶劑量大等缺點(diǎn)。
對(duì)該地表水樣品中多環(huán)芳烴的在線固相萃取-高效液相色譜分析結(jié)果表明，該地表水中受到一定程度低分子量多環(huán)芳烴(萘、芴、菲和蒽)的污染，其分析譜圖如圖3所示，其中a為萘，b為芴，c為菲，d為蒽。實(shí)驗(yàn)表明，該地表水中含萘121ng·L-1，芴321ng·L-1，菲236ng·L-1和蒽21.5ng·L-1；而離線固相萃取法需250mL水樣才能得到這一結(jié)果。因此，本發(fā)明對(duì)水中多環(huán)芳烴具有較高富集倍數(shù)和極低檢測(cè)限。
權(quán)利要求
1.固相萃取-液相色譜在線聯(lián)用分析水中痕量有機(jī)物的方法，其特征在于第一步，構(gòu)建在線聯(lián)用分析裝置將一只新增六通閥(3)和不銹鋼管將固相萃取柱(4)與高效液相色譜儀連接在一起，以實(shí)現(xiàn)水中痕量有機(jī)物的在線富集和分析；第二步，進(jìn)行水中痕量有機(jī)物的在線富集先用高壓輸液泵(2)以5mL·min-1流速依次輸送10mL乙腈和10mL純水將固相萃取柱(4)活化；然后，不間斷地以5mL·min-1流速，將經(jīng)0.45μm膜過濾后待測(cè)水樣通入固相萃取柱(4)，通入量為10～100mL，進(jìn)行水樣中有機(jī)物的富集；最后，以相同流速，將5mL純水通入，完成固相萃取柱(4)的洗滌；第三步，同時(shí)切換新增六通閥(3)和液相六通閥(7)后，液相流動(dòng)相在液相輸液泵(8)的帶動(dòng)下，以與水樣富集相同的方向，將固相萃取柱(4)上富集的水中痕量有機(jī)物洗脫下來(lái)，進(jìn)入分析柱(5)和液相檢測(cè)器(6)進(jìn)行在線液相分析，得到結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相萃取一液相色譜在線聯(lián)用分析水中痕量有機(jī)物的方法，其特征在于所述的第一步的構(gòu)建在線聯(lián)用分析裝置的方法是新增六通閥(3)與液相六通閥(7)具有相互匹配的A、B、C、D、E、F六個(gè)通道，先在新增六通閥(3)的接口A前外接一個(gè)高壓輸液泵(2)；將接口C和F分別與固相萃取柱(4)兩端連接，用于進(jìn)行水樣中有機(jī)物的在線富集，然后將接口B與富集廢液連接，用于收集固相萃取柱(4)活化和待測(cè)水樣經(jīng)萃取柱(4)后流出的廢液；接著將接口D通過分析柱(5)和液相檢測(cè)器(6)連接，最后將接口E與液相六通閥(7)的接口E’連接，用于在線洗脫；同時(shí)將液相六通閥(7)的六個(gè)接口A’、B’、C’、D’、E’和F’中的接口A’與液相進(jìn)樣口連接，用于不進(jìn)行在線分析時(shí)，液相的直接進(jìn)樣分析；將接口C’和F’分別與一只定量環(huán)兩端連接，用于不進(jìn)行在線分析時(shí)，液相的直接進(jìn)樣分析；將B’接液相廢液口，用于收集接口A’經(jīng)定量環(huán)后多余的廢液；將接口D’接液相輸液泵(8)和液相流動(dòng)相連接；將接口E’接回到新增六通閥(3)的E，用于在線洗脫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固相萃?。合嗌V在線聯(lián)用分析水中痕量有機(jī)物的方法，通過添加一只新增六通閥(3)，以不銹鋼管將一支內(nèi)含可更換吸附劑的固相萃取柱(4)、一個(gè)高壓輸液泵(2)、一套商品化自帶的液相六通閥(7)的高效液相色譜儀在線耦合，實(shí)現(xiàn)水樣中痕量有機(jī)物的在線富集、分析。樣品(1)在高壓輸液泵(2)的作用下通過新增六通閥(3)進(jìn)入固相萃取柱(4)，待樣品(1)中待測(cè)組分在固相萃取吸附劑上富集后，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)新增六通閥(3)和液相六通閥(7)，這樣高效液相色譜流動(dòng)相洗脫固相萃取柱上富集的目標(biāo)物進(jìn)入液相色譜分析系統(tǒng)進(jìn)行分析。本發(fā)明快速、高效、易自動(dòng)化，適合于飲用水、地表水和其他低黏度液體中痕量有機(jī)污染物的富集、分析。
文檔編號(hào)G01N30/38GK1828290SQ20061002353
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者陳玲, 李竺, 郜洪文, 唐銀健, 趙建夫 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)