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净化及分类分离技术

发布时间:2019-05-16 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:706

对于测定较低含量的有机物时,净化过程是非常重要的,特别是基体较复杂,而检测方式又是非特异性的情况下。因为有机溶剂提取的萃取液中不一可避免地会含有一定量的共萃物,需要经过浓缩和纯化的过程后才能进行仪器分析,对于结构、性质相近的物质,如PCBs和OCPs还要进行分类分离。由于PCBs和部分OCPS在浓硫酸条件下是稳定的,对于含有大量脂类物质的生物样品来说,浓硫酸净化是比较简单易行的方法;但是由干大部分PAHs在浓硫酸下不稳定,所以对于生物样品中的PAHs不宜用浓硫酸净化。而使用色谱过程进行分类分离,如氧化铝、硅胶、硅酸镁(Florisil)和活性炭。

1.液相色谱(LC)

一般使用常压吸附柱色谱过程,如氧化铝、硅胶、Florisil和活性炭,它的机理是根据被分析物对吸附剂的亲和力和淋洗液对被分析物的解吸作用,使萃取液在吸附柱上分离,但这种方法并不能除去极性类似的大分子物质。这种方法装置简单、便宜,但是吸附剂在使用前需要进行处理以达到一定的活性,而且较难自动化。

一般情况下,氧化铝和Florisil用于除去共萃物和极性物质,而硅胶则是用来进行族分离,如正构烷烃、PAHs、OCPs等。其分离效率主要取决于三个因素:吸附剂的量,溶剂的极性和吸附剂的活性。

对于PCB、分析,由于其组分较多,有些研究还利用HPLC技术将其进一步分离。如在分析血浆中的PCBs时,先用蚁酸、MTBE和正己烷(1:1)进行液液萃取,然后用硅胶柱正己烷净化除去脂类物质。再用Dinitroanilino-propyl(DNAP)柱分离邻位PCB(检测限0.04pg·g-1)和单-双-邻PCB(5pg·g-1),非邻位进行GC-MS分析;其他进行GC-ECD分析。

还有一个例子是分析水中的PCBs,首先用DCM进行索氏提取4h,KOH/EtOH皂化1h(60℃),顺序过氧化铝和硅胶柱除去共萃物,必要时还需要用浓硫酸净化,然后过PYE柱,分段分离双-三-邻位(1);单-邻位(2);非邻位(3)。

另外,在色谱柱中曾经使用的填充物见表10-11。

表10-11 色谱柱使用的填充物

2.固相萃取(SPE)

SPE即可以作为水样品中有机污染物的萃取手段,又可以作为净化手段。SPE中经常使用硅胶或C18-键合硅胶小柱,另外有报道使用复杂的LC柱切换系统和Lichrosorb Si-60柱填料,净化分离母乳中的PCBs和OCPs。

使用SPE净化的一个比较典型的例子是使用GC-MS同时分析加标土壤,水和血浆样品中的PAHs、氯代芳烃(PCHs)、含氮芳烃(PNHs)、PCBs和OCPs时,水和血浆先用SPE萃取后再进行SPE净化。加标土壤样品用水、甲醇或DCM萃取后,将溶剂换为乙腈,然后SPE净化,GC-MS-SIM分析。水样的SPE回收率为60%~105%,而血浆样品仅有2%~60%。加标土壤的回收率分别为1%~30%(水)和65%~100%(甲醇或DCM)。

另外,Russo用乙腈萃取贻贝样品,浓缩后重新用蒸馏水(12g·g-1)稀释,依次过NH2 Sep-Pak柱和C18 Sep-Pak柱。用25mL 40%甲醇-水为溶剂冲洗。结果为PCB、在NH2柱上, OCPS在C18柱上。回收率大于95%, RSD<5%,检测限在0.01~0.008ug·kg-1

3.凝胶渗透色谱(GPC)

凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography, GPC)又称体积排阻色谱(size exclusion chromatography, SEC),主要是根据分析物分子体积大小进行洗脱的一种色谱过程,首先将分子量高的大分子干扰物质除去,而将被分析物及分子量近似的其他物质留下,这对于介质中含有大量高分子物质的环境介质(如食品,含腐殖酸的土壤)尤为重要。环境分析中最常用的为聚苯乙烯填料,如Biobeads SX-3、SX-8、SX-12等,常用得洗脱剂有环己烷、乙酸乙酯-甲苯、环己烷-DCM等。

Birkholz等用DCM索氏提取鱼组织中的PAHs、PASHs和碱性PANHs,然后用Bio-beads SX-3 GPC净化。对于PAHs/PASHs,还需要用Florisil柱净化,正己烷淋洗。对于碱性PANHs,需要用6mol·L-1 HCl和氯仿进行液液分配,调节水相为碱性后用氯仿萃取。CGC-FID、CGC-MS分析。加标0.1~1mg·g-1范围内两种方法结果吻合很好,表明此方法能有效地去除生物基质的干扰。平均回收率分别为:87%(PAHs),70%(PASHs)和97%(PANHs)。

4.葡聚糖分离Sephadex LH-20

Sephadex LH-20是丙基羟基化的葡聚糖,是一种含有90%以上的a-1,6配糖键的多糖,结构上主要为醚键和羟基键,为极性物质。由于它的吸附性能不受水分含量的影响,所以今年来也被应用为柱填充物以纯化和分离PAHs。根据所选用的淋洗剂的种类,Sephadex LH-20既可以采取吸附效应(小分子,环数少的PAHs先被洗脱),也可能按照排阻效应(大分子,多环PAHs先被洗脱)。一般用极性较小、对PAHs亲和力大的溶剂,如DMF、四氢呋喃(THF)和二甲基乙酸胺(DMA)为淋洗剂时,偏重于作为吸附剂;而极性较强、对PAHs亲和力较小的溶剂,如甲醇异丙醇丙酮乙腈为淋洗剂时,按照排阻效应,也就是凝胶渗透色谱的原理。

5.流程分析(mutil-residual analysis)

由于环境样品的复杂性,一个样品的预处理过程往往要消耗大量的时间,而且操作都比较繁琐。随着新的技术的应用,环境样品的预处理过程也在不断地向前发展。下面用两个实例来说明环境样品预处理的基本过程。

【例1】Nerin和Derneno使用BioBeads SX3 GPC净化方法除去工业废油中的油性基质,然后用氧化铝柱分离PCBs和PAHs组分,HPLC-UV分析EPA推荐的16种PAHs。经过GPC处理后,除苯并[ghi]花回收率为65%之外,其余为78%~95%(加标浓度在400ng·g-1)。而氧化铝柱的回收率在89%~101%。样品处理流程如图10-4所示。


图10-4【例】样品处理流程

【例2】Dupont等利用微波辅助萃取(VAE)污水淤泥中的PCBs,用硅胶柱净化,以1,2,3,4-四氯代萘(1,2,3,4-tetrachloronaphthalene, TCN)为内标,GC-MS分析。与传统的Soxhlet方法比较,萃取效率为81%~106%。样品的处理流程如图10-5所示。


图10-15 【例2】样品处理流程

文章来源:《环境样品前处理技术》

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