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固相萃取与液一液萃取的比较

发布时间:2014-10-08 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2975

在众多的样品前处理技术中,液一液萃取(LLE)是使用最广泛的方法之一。从19世纪开始,化学家就已经使用有机溶剂从水中萃取目标化合物胁]。这一古老的技术一直沿用至今。在许多实验室中,液一液萃取仍然是主要的样品前处理手段。液一液萃取包括两个难以相溶的液相。通常一相为水溶液,另一相为非水溶性或水溶性很差的有机溶剂。利用目标化合物在两个液相中不同的分配率达到对目标化合物的萃取分离。根据化学平衡,对于一个在给定条件下只以一种化学形式存在的化合物A来说,其在两相中的分配率Kd定义为:

对于化合物A来说,在给定条件下(给定的水相及有机相),Kd是一个常数。当从水相将化合物A萃取到有机相时,要提高化合物A在有机相中的质量,就应该增加有机相的体积。

虽然液一液萃取至今依然广泛使用,但在实际操作中还是存在一些问题。例如,操作人员对LLE的操作熟练程度对萃取结果有很大的影响。特别是在执行以液一液萃取为样品前处理手段的标准检测方法时,由于操作人员掌握液一液萃取技能的差异,即便使用同样的分析仪器,最后得到的结果可能会相差很大。这直接妨碍了标准方法的推广与执行。LLE面临的另外一个问题是大量使用有机溶剂的用量。为了提高回收率,经常采用同样的有机溶剂进行第二次、第三次萃取。然后合并几次的有机萃取溶液进行浓缩。

有机溶剂的大量使用,一方面使得分析成本增加,另一方面不符合当今绿色环保的理念,也不利于操作人员的身体健康。萃取后的有机废液不能随便排放,对这些有机废液的处理也增加了分析成本。在对一些样品进行液一液萃取时,如果条件控制的不好,在将两相剧烈振荡混合后,两相无法完全分层。这时会在水相和有机相之间产生一层乳白色的水相和有机相的混合层。这种乳化层有时需要静置很长的时间才能分层,有时甚至不能分层。在这种情况下,存在于乳化层的目标化合物是无法分离出来的。如果弃去乳化层,目标化合物的回收率一定会下降。解决方法一般是破乳。例如,加入更多的有机溶剂或盐溶液。

根据样品的基质不同,破乳操作有时成功,有时失败。在液一液萃取中与水相不混溶的常见有机溶剂只有十三种,因此,要选择性地萃取某种指定目标化合物是十分困难的。另外,用液一液萃取对于极性大的有机化合物进行萃取,回收率往往较低。例如乙酰甲胺磷等有机农药以及一些有机污染物的代谢产物等,由于这些化合物溶于水,采用液一液萃取很难得到满意的回收率。众所周知,液一液萃取的手工操作是一个劳动强度大,又费时间的工作。为了提高效率,减轻劳动强度,提高样品前处理的效率,人们进行了许多尝试,希望实现液一液萃取的自动化。遗憾的是,至今还没有看到很成功的商品化的自动化液一液萃取仪器。其原因之一可能是仪器难以准确地将两相分开。

如果发生了乳化,仪器更加不知道应该如何处理了。

相比之下,固相萃取正好弥补了液一液萃取的不足。这也是固相萃取技术能够迅速为人们所接受的主要原因之一。相对于液一液萃取,固相萃取的优势可以归纳为以下几点:

(1)对于一个给定的固相萃取方法,操作人员比较容易按照给定的方法控制实验条件得到重现的结果。这可能是包括国标在内的许多标准分析方法中越来越多地使用固相萃取的原因之一。

(2)在固相萃取中,使用的有机溶剂比经典的液一液萃取要少得多。有机溶剂主要用于固相萃取柱的预处理及目标化合物的洗脱。通常一个样品只需几毫升有机溶剂就可以了。不但节省了成本,同时也减少操作人员暴露在有机溶剂环境下的机会。

(3)在固相萃取中没有乳化问题。固相萃取是通过固态填料吸附液态样品中的目标化合物的一个物理过程,不会出现液一液萃取中的乳化现象。

(4)得益于高效液相色谱填料的迅速发展,目前固相萃取填料有许多不同的种类,可以选择性地分离萃取某类指定的目标化合物。例如,各种非极性、极性、离子交换、免疫亲和、分子印迹、限进介质填料等比。

(5)在现代仪器分析中,自动化是提高效率,规范化样品前处理操作的重要NN萃取技术与应用手段。在市场上已有多种自动化固相萃取系统,如吉尔森公司(Gilson Inc.)生产的ASPE(:系列等。采用自动化的固相萃取系统不但可以将操作人员从繁琐的样品前处理工作中解放出来,提高工作效率,更加可以排除人为操作可能出现的操作错误及保证得到重珊陛良好的萃取结果。

Rood曾经用液一液萃取及固相萃取对尿液中滥用药物进行萃取,并比较了采用这两种萃取方式得到的尿液萃取物对气相色谱毛细管柱的影响。实验表明采用液一液萃取时,某些化合物,如速可眠药物的色谱峰响应在300次进样后明显减少,大约只有开始时的27%。而对采用固相萃取技术得到的萃取物在300次进样后,色谱峰响应几乎没有变化。甚至在600次进样后,其峰响应依然很好。由此可见,液一液萃取得到的尿液萃取物对气相色谱的毛细管柱造成的污染要比固相萃取大很多。这种污染主要来源于萃取物中的不挥发物质。由此可见,液一液萃取得到的尿液萃取物对气相色谱的毛细管柱造成的污染要比固相萃取大很多。这种污染主要来源于萃取物中的不挥发物质。

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