固相微萃取SPME技术

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1、固相微萃取SPME技术Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望前言 试样的预处理是样品分析中至关重要的一环，传统的样品预处理方法往往手续复杂、耗时。具有溶剂消耗量少、对样品污染少、预处理时间短等优点的固相萃取技术已广泛地应用于环境的监测与分析中，成为一种常规分析方法。固相萃取（SPE）及固相微萃取（SPME）技术简介一、背景一、背景 环境样品分析中所涉及的环境和生物等样品基体复杂，环境样品分析中所涉及的环境和生物等样品基体复杂，且待测元素和物质在样品中的含量一般都很低，所以往

2、往且待测元素和物质在样品中的含量一般都很低，所以往往需要对样品进行分离预富集，其要求一般为：需要对样品进行分离预富集，其要求一般为： 高的富集效率高的富集效率 分离富集过程中需保持真实样品中各物质之间的平分离富集过程中需保持真实样品中各物质之间的平衡衡 尽可能消除杂质或溶剂的影响，减小基体效应尽可能消除杂质或溶剂的影响，减小基体效应传统溶剂法的问题： 有机溶剂用量大 富集倍数低 操作繁琐、费时 分析物的损失和污染二、固相微萃取（SPME）和固相萃取（SPE） 固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）是在固相萃取（Solid Phase Extraction

3、，SPE） 基础上发展起来的一种新型萃取分离技术。固相微萃取（SPME）是由加拿大Waterloo大学Pawliszyn于1990年提出（Arthur C l, Pawliszyn J. Anal. Chem. , 1990, 62: 2145）。美国Supelco公司于1993年推出了商品化的固相微萃取装置。 由于该法既不使用溶剂，也不需要复杂的仪器设备，它一经出现就得到迅速的发展。三、固相萃取（SPE） 固相萃取（Solid Phase Extraction，SPE）是由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来的。 其广泛应用起始于1978年美国Waters公司首先将商品sep-pak投放市

4、场。它是一种填充固定相的短色谱柱，用于浓缩被测组分或除去干扰物质。 SPE是一个柱色谱分离过程，分离机理、固定相和溶剂的选择等方面与高效液相色谱（HPLC）有许多相似之处。 不同之处是：SPE柱的填料粒径（40m）要比HPLC（3-10 m ）大，由于短的柱床和大的填料粒径，因此其柱效很低，一般为10-50塔板。1、用途： 分离效率低的SPE技术主要用于处理试样，其目的为：（1）从试样中除去对以后分析有干扰的物质；（2）富集痕量组分，提高分析灵敏度；（3）变换试样溶剂，使之与分析方法相适应；（4）原位衍生；（5）试样脱盐；（6）便于试样的储存和运送。2、固相萃取的基本原理： 固相萃取的原理与液

5、相色谱分离过程相仿，是一种吸附剂萃取，主要用于液体样品的处理。 A：当试样通过装有合适的固定相时，被测组分由于与固定相作用力较强而被吸附留在柱上，并因吸附作用力的不同而彼此分离，样品基质及其他成分与固定相作用力较弱而随水流出萃取柱。 B：被萃取组分用少量的选择性溶剂洗脱。 因此，SPE技术不仅用于“清洗”样品，除去干扰成分，而且可以使组分分离，达到浓缩或纯化的目的。3、固相萃取的装置固相萃取的装置主要分柱型和盘型两种 体材料通常是用医用级聚丙烯，在两片聚丙烯筛板之间填装吸附剂。也可选用玻璃、纯聚四氟乙烯（PTFE）作为柱体材料。 吸附剂最多使用的是C18相，该吸附剂疏水性强，在水相中对大多数有

6、机物显示保留。此外，也使用其他具有不同选择性和保留性质的吸附剂，如： C8、氰基、苯基、双纯基填料、活性碳、硅胶、氧化铝、硅酸镁、高分子聚合物、离子交换树脂、排阻色谱吸附剂、亲和色谱吸附剂等。 常用洗脱溶剂有：甲醇、水、乙酸、丙醇、异丁醇、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、乙醚、苯、甲苯、四氯化碳、环己烷、正己烷等。4、 SPE的操作步骤及方法的建立： SPE操作步骤包括有柱预处理、加样、洗去干扰物和回收分析物四个步骤。（1）柱预处理 以反相C18SPE柱的预处理为例。先使数毫升的甲醇通过萃取柱，再用水或缓冲溶液顶替滞留在柱中的甲醇。柱预处理有两个目的： 除去填料中可能存在的杂质； 使填料溶剂化，提高

7、固相萃取的重现性。 填料未经预处理或未被溶剂润湿，能引起溶质过早穿透，影响回收率。（2）加样 预处理后，试样溶液被加至并通过SPE柱，在该步骤，分析物被保留在吸附剂上。 加到萃取柱上的试样量取决于萃取柱尺寸（填料量）和类型、在试样溶剂中试样组分的保留性质和试样中分析物及基质组分的浓度。（3）除去干扰杂质 用中等强度的溶剂，将干扰组分洗脱下来，同时保持分析物仍留在柱上。对反相萃取柱，清洗溶剂是合适浓度有机溶剂的水或缓冲溶液，通过调节清洗溶剂的强度和体积，尽可能地除去能被洗脱的杂质。（4）分析物的洗脱和收集 这一步骤的目的是将分析物完全洗脱并收集在最小体积的馏分中，同时使比分析物更强保留的杂质尽可

8、能多地留在SPE柱上。5、 SPE的应用： （1） SPE在环境样品中的主要应用是对环境水样的预处理，如： 盘式SPE的使用，可使1L水的处理时间缩短到10min，与通常的液-液萃取相比，减少了大量的时间和劳动强度，减少使用大量的有机溶剂，降低了对人体和环境的影响。 环境水样从野外采集后，由于条件限制不能马上分析，需存放在冰箱内送往实验室，造成运输、保存的极大困难。而固相萃取技术可以在野外直接萃取水样，将萃取后的介质送往实验室，这样，不但极大地缩小了样品体积，方便运输，而且污染物吸附在固相介质上比存放在冰箱的水样中更为稳定。 （2）除环境水样外，SPE也被用于大气样品的前处理，用于萃取大气污染

9、物。EPA方法分析物试样SPE固定相506邻苯二甲酸酯和己酸酯饮用水C18550.1多环芳烃饮用水C18549.1卤代乙酸和茅草枯饮用水阴离子交换剂553联苯胺和含氮杀虫剂饮用水C18或PS-DVB1658苯氧基酸除草剂废水C181656有机卤化物杀虫剂废水C181657有机磷杀虫剂废水C188440石油烃总量沉积物、土壤、淤泥硅胶T013苯并芘及其它多环芳烃空气XAD-2树脂美国EPA使用SPE技术净化和富集的部分方法多环芳烃 多环芳烃是在自然界中广泛存在的一类有机污染物，其中某些化合物具有相当强的致畸、致癌或致突变作用。它们现在水体中都广泛存在，而且含量低、种类多。对其进行快速、准确的定性

10、定量一直是分析化学及环境分析化学的前沿研究领域。与经典的液-液萃取（LLE）相比，固相萃取具有节省时间、溶剂用量少，不易乳化等特点。例1. 用固相萃取技术富集水中的多环芳烃（贾瑞宝等，色谱，1997，15（6）：524-526）1、固相萃取条件：将填料为C18的富集小柱(500mg, 天津开发区色谱技术公司) 先用2mL 二氯甲烷清洗柱床, 抽空流出液, 再依次通过5mL 甲醇和5mL 水, 在柱子被抽空前接上盛有100mL 水样的碘量瓶, 以5mL/min的抽速上样。待水样全部抽完后, 用5mL 蒸馏水清洗柱体, 并维持真空10min, 最后用合适的溶剂洗脱被分析组分。2、色谱条件：在室温下

11、, 以1mL/min 的甲醇-水(90：10) 作流动相进行等度淋洗, 荧光检测器使用各组分的最佳激发/发射波长(nm ) : 菲( 280/3 80)、荧蒽( 365/462)、苯并 a 芘(297/405)、茚并 1, 2, 3, 2cd 芘(300/500)。3、结果与讨论：本文主要研究了不同强度和不同用量的淋洗剂及在水样中加入有机改性剂对固相萃取水中多环芳烃回收率的影响。研究发现, 二氯甲烷和苯作淋洗剂时回收效果较好, 淋洗剂用量超过1.5mL 时, 对多环芳烃的回收率没有明显的影响。向自来水样品中加入20% 的甲醇或乙醇, 可明显改善大环结构的多环芳烃的回收率。农药 有机磷类、氨基甲

12、酸酯类和拟除虫菊酯类农药是目前国内常用的三大类农药，在生产、运输和使用过程中可能引起中毒或环境污染、中毒事件也屡有发生。建立多类农药同时通过固相萃取和气相色谱进行分析，对于毒物分析、临床急救都具有实际意义，为系统分析有机农药提供一种简便、快速的固相提取方法。例2. 固相萃取法提取净化生物检材中三类农药的实验研究（孙静等，环境化学，1995，14（3）：221-225）1、固相萃取柱：GDX-403（PT系列小柱，500mg），C18固相柱（MT型样品净化富集柱，250mg）2、样品：四种氨基甲酸酯类农药、六种有机磷类农药、五种拟除虫菊酯类农药分别在水样和血清样中。4、主要结论 A 在对水样中的

13、三类农药的处理过程中， 从回收率看，GDX-403柱和C18柱比较并无差异，可任意选择。 B 在GDX-403柱的情况下，水样中对有机磷类农药，比较了6种洗脱剂，苯最差，其余5种均可以，但以氯仿效果最好。 C 方法适合于水样和血样中上述三类农药的检测多氯有机化物 以往分析环境水样中微量有机物时，根据污染物的极性、挥发性和高温稳定性等选择GC或HPLC进行分析，但水样必须经过分离、富集、纯化等前处理。例如，常采用液-液萃取、蒸馏、结晶、过滤、预沉淀、离心等方法。这些步骤烦琐、耗时，约占整个分析过程的三分之二时间，也是不同实验室间误差的主要来源。使用固相萃取技术则克服了上述前处理的缺点，该技术设备

14、简单、价廉、使用溶剂少，可高效率、有选择性地分离和富集不同的样品。例3. 固相萃取技术在水体有机物分析中的应用（董玉瑛等，环境科学进展，1999，7（4）：84-90）分析。1、实验方法：用甲醇活化了的SPE(C18 ) 柱富集1L 水样中PCOCs (控制流速在1L/h) ,提取结束时将柱用氮气吹干后,分别以二氯甲烷、二氯甲烷：正己烷(1：1) 各5ml 进行洗脱(控制流速2ml/min) ,洗脱液经无水硫酸钠脱水后,进行旋转蒸发,浓缩约至0. 5ml 时,加入150l 壬烷,再继续旋转蒸发浓缩约至200l ,改用N2 缓慢吹至100l 左右。加入含有五氯甲苯(PCT) 和十氯联苯(DCB)

15、 两种内标物的混合液10l (浓度为:10ng/l) ,充分均匀后,转入小样品瓶中,进行GC 分析。2、仪器条件：GC/ECD 条件: 色谱柱:HP - 5 毛细管色谱柱(30m 0. 25mm) ; 温度:气化室温度为220 , 检测器温度为280 , 柱温开始为60 ,然后以12 /min 升至140 ,再以8 /min 升温至280 ,并保持5min ; 无分流进样; 载气为He ,补偿气体为N2 ,流速2.0ml/min ; 柱:10Pasi ; 进样量:1l 。3、结果：根据条件实验建立了同时分析22 种PCOCs 的方法。测定的PCOCs 包括6 种被认为具有强致癌活性的多氯联苯化

16、合物，16 种有机氯农药(OCPs :HCH , DDT , DDE , DDD , OCS , HE等) , 其浓度变化范围在0. 16. 0ng/L 之间,组分的回收率大多在60 %以上。本方法具有简便、快速、精确和灵敏等优点。酚类 酚类不仅是医药、染料、化工的中间体，而且还可作杀虫剂和农药，如五氯酚是木材的防腐剂，饮用水氯化处理产生卤代酚等。由于酚类化合物毒性较大，美国EPA已将11种酚类化合物列入优先监测的有机污染物。采用固相萃取（SPE）水中ng级的酚类化合物，结合HPLC/紫外检测器分析，无需衍生化即可使苯酚等11种酚类化合物获得良好的分离。例4. 固相分离衍生剂气相色谱法高灵敏度

17、测定酚类化合物（陶钢等，现代科学仪器，1999，1-2：77-78）1、固相萃取柱：C18，500mg。2、采样制样方法：取水样100ml（如有大量沉淀或悬浮物，则过滤），仔细加入固体NaOH使水样pH=12，以10ml二氯甲烷洗涤两次后备用。3、实验方法：空气中卤代烃 环境空气中的有机化合物具有痕量、复杂、多组分等特点，由于受分析方法检测限的限制，往往不能直接测定，以往的溶剂吸附法，难以达到高灵敏度已不经常应用。而冷凝法由于水蒸汽的凝结影响使用也不能普遍推广。目前常采用活性碳、硅胶、多孔性有机聚合物等固相萃取剂填充小柱（玻璃柱，长6-10cm，内径3-5mm，两端用玻璃棉填充），两端密封后供

18、采样用。例5. 毛细管气相色谱法测定环境空气中的氯仿（张莘民等，中国环境监测，2000，16（1）：26-27）1、固相萃取柱（采样管）：10cm 6mm , 内装13g 活性炭, 两端填装玻璃棉。活性炭: 分析纯(20 40 目) , 在马福炉内于350灼烧3h, 放冷后备用。2、仪器：HP-6890 型气相色谱仪/电子捕获检测器(N i 源) ;HP23365 化学工作站;HP25 弹性石英毛细管柱(30m 0132mm 0125um ) ;大气采样器; 应用2020 型大气采样器。3、采样方法：在被测厂的周围设置了5 个采样点, 连续采集六天, 每天四次, 分别在每天的2 时、7 时、1

19、4时、19 时进行采样, 一次采集40min, 流速为0.5L /m in, 一次采样体积为20L 空气。4、结论：使用SPE结合毛细管柱GC/ECD 可以检测环境空气中的微量氯仿, 由于采用程序升温, 使溶剂峰和氯仿峰可以完全进行分离, 而且具有较好的精密度。本法也同样可用于污染源排放到空气中氯仿的测定。例6. 环境水样中邻苯二甲酸酯固相膜萃取预富集方法（戴树桂等，中国环境科学，2000，20（2）：146-149） 固相膜是继固相柱萃取后发展起来的一种新的固相萃取技术。由于薄膜状介质截面积大传质速率快，因而可以使用教大流量，且膜状介质的吸附剂颗粒较小分布均匀，会使表面积增大并能改善传质过程

20、，因此它可以萃取较大体积的水样，并获得较高的富集倍数，能测到水中ug/L、ng/L级的污染物，因而得到广泛迅速的应用。1、固相膜：美国3M公司生产商品固相膜，C18、C82、主要实验方法：将滤膜夹紧于溶剂过滤器与滤瓶之间，接上真空管；先用洗脱溶剂和甲醇活化洗涤滤膜，再用去离子水洗涤；将调节酸度pH=2、过滤后的水样从过滤器中以10-40ml/min的流量通过滤膜（通过调节真空度），过滤完后抽干水；用一定量洗脱剂分三次洗脱，洗脱液干燥去水。3、主要结果及结论A 最佳洗脱剂为乙酸乙酯B C18和C8的萃取效果（回收率）相差不大C 实验范围内流速对回收率的影响不大（比较了15 ml/min和30 m

21、l/min ）D 比较了固相膜萃取与液-液萃取，测得结果基本一致，但前者省时省力很多。E 进行了实际样品的测定，表明适合于环境水样中痕量组分的预富集。 与固相萃取技术相比其特点： 固相微萃取操作更筒单、携带更方便、操作费用也更加低廉，另外克服了固相萃取回收率低、吸附剂孔道易堵塞的缺点，因此成为目前所采用的试样预处理中应用最为广泛的方法之一。SPME已开始应用于分析水、土壤、空气等环境样品的分析。四、固相微萃取（SPME）1、固相微萃取（SPME）装置该装置类似微量注射器，由手柄和萃取头（纤维头）两部分组成。萃取头是一根长约1cm、涂有不同固定相涂层的溶融石英纤维，石英纤维一端连接不锈钢内芯，外

22、套细的不绣钢针管（以保护石英纤维不被折断）。手柄用于安装和固定萃取头，通过手柄的推动，萃取头可以伸出不锈钢管。 2、SPME操作过程及方式SPME方法是通过萃取头上的固定相涂层对样品中的待测物进行萃取和预富集。SPME操作包括三个步骤：A涂有固定相的萃取头插入样品或位于样品上方；B待测物在固定相涂层与样品间进行分配直至平衡；C将萃取头插入分析仪器的进样口，通过一定的方式解析后进行分离分析。 SPME萃取有三种操作方式，及直接法、顶空法和膜保护法直接法：是将SPME纤维头直接插入水相或暴露于气体样品中进行萃取的方法。顶空法：是将SPME萃取头置于分析样品的上部空间进行萃取。膜保护法：是通过一个选

23、择性的高分子材料膜将试样与萃取头分离，以实现间接萃取，膜的作用是保护萃取头使其不被基质污染，同时提高萃取的选择性。涂层： SPME萃取过程依赖于分析物在涂层和样品两相中的分配系数，因此萃取的选择性取决于涂层材料的特性，故涂层材料是SPME技术的核心。 涂层的选择和设计可以基于色谱经验，一般来说，不同种类的分析物要选择不同性质的涂层材料，选择的基本原则是“相似相溶”。 涂层的体积（厚与薄）也决定方法的灵敏度。 涂层所使用的主要材料： 聚二甲氧基硅烷（PDMS）、二乙烯基苯（DVB）、聚乙二醇（CW）、聚丙烯酸酯（PA）3、固相微萃取法原理 固相微萃取法（SPME）的原理与固相萃取不同，固相微萃取

24、不是将待测物全部萃取出来，其原理是建立在待测物在固定相和水相之间达成的平衡分配基础上。 设固定相所吸附的待测物的量为WS，因待测物总量在萃取前后不变 ，固得到： C0V2=C1 V1+C2 V2 （1） 式中， C0是待测物在水样中的原始浓度； C1 、 C2分别为待测物达到平衡后在固定相和水相中的浓度； V1 、 V2分别为固定相液膜和水样的体积。 吸附达到平衡时，待测物在固定相与水样间的分配系数K有如下关系： K= C1 / C2 （2）平衡时固相吸附待测物的量WS= C1 V1，固C1 = WS / V1由式（1）得： C2= （ C0 V2 C1 V1 ） / V2将C1、 C2代入式

25、（2）并整理后得： K= WS V2/V1 （ C0 V2 C1 V1 ） = WS V2/（ C0 V2 V1 C1 V1 2） （3） 由于V1V2，式3中C1 V1 2可忽略，整理后得： WS =K C0 V1 （4） 由式（4）： WS =K C0 V1 ，可知WS与C0呈线性关系，并与K和呈正比。决定K值的主要因素是萃取头固定相的类型，因此，对某一种或某一类化合物来说选择一个特异的萃取固定相十分重要。萃取头固定液膜越厚， WS越大。由于萃取物全部进入色谱柱，一个微小的固定液体积即可满足分析要求。通常液膜厚度为5-100um，这一已比一般毛细管柱的液膜厚度（0.2-1um）厚得多。4、

26、固相微萃取法萃取条件的选择（1）萃取头 萃取头应由萃取组分的分配系数、极性、沸点等参数决定，在同一个样品中因萃取头的不同可使其中某个组分得到最佳萃取，而其它组分则可能受到抑制。目前最常用的萃取头有如下几种：（a）聚二甲氧基硅烷（PDMS）类：厚膜（100um）适于分析水溶液中低沸点、低极性的物质，如苯类，有机合成农药等；薄膜（7um）适于分析中等沸点和高沸点的物质，如苯甲酸酯，多环芳烃等；（b）聚丙烯酸酯（PA）类：适于分离酚等强极性化合物。（2）萃取时间 萃取时间主要是指达到平衡所需要的时间。而平衡时间往往取决于多种因素，如分配系数，物质的扩散速度、样品基体、样品体积、萃取膜厚、样品的温度等

27、。实际上，为缩短萃取时间没有必要等到完全平衡。通常萃取时间为5-20min即可。但萃取时间要保持一致，以提高分析的重现性。（3）改善萃取效果的方法（a）搅拌：搅拌可促进样品均一化和加快物质的扩散速度，有利于萃取平衡的建立；（b）加温：尤其在顶空固相微萃取时，适当加温可提高液上气体的浓度，一般加温50-90。（c）加无机盐：在水溶液中加入硫酸铵、氯化钠等无机盐至饱和可降低有机化合物的溶解度，使分配系数提高；（d）调节pH值：萃取酸性或碱性化合物时，通过调节样品的pH值可改善组分的亲脂性，从而大大提高萃取效率。（e）衍生化：在元素形态分析中，由于大多数目标化合物以离子形式存在，衍生尤为重要。 在实

28、际分析应用中，对于一个给定的分析物，首先应根据分析物选择合适的萃取涂层和涂层厚度，然后根据样品的基质和待测物的挥发度来选择适当的萃取方式。5、应用 由于固相微萃取（SPME）具有操作简单、快速、不需用溶剂洗脱、萃取后即可将它直接插入GC（包括GC-MS）和HPLC的进样室，经热解样品即进入色谱柱，减少了很多中间步骤，而且测定灵敏度高。因此迅速又广泛地被应用于环境样品有机污染物的分析中。包括固态（如沉积物、土壤等）、液态（地下水、地表水、饮用水、废水）及气态（空气及废气）中的卤代烃（包括卤代芳烃）、有机氯农药、多环芳烃、胺类化合物以及石油类等。（1）SPME-GC联用 SPME与GC联用是研究最

29、早也是目前发展得最成熟的技术。这一领域的研究目前主要集中在接口研制、萃取头的制备和有机金属化合物形态分析应用这几个方面。（2）SPME与其它仪器方法的联用与HPLC联用：SPME技术也已成功地与HPLC联用并应用于非挥发性/离子型金属化合物形态分析，这为在GC条件下难以分析的试样中半挥发性和非挥发性待测物的分析提供了可能性。SPME与HPLC联用的关键在于SPME的解吸过程是否能与HPLC的进样系统匹配，即能否使解吸液的体积足够小，以避免在进样后产生明显的柱外效应或出现超负荷现象而导致色谱峰拓宽，使分辨率下降，直接影响分析的灵敏度。与SPME-GC不同，SPME-HPLC需要一个接口，以实现分

30、析物的解析。与原子光谱或质谱联用作为进样技术：SPME可以直接与不同的原子光谱/质谱检测技术联用，用于分离和定量测定挥发性有机金属化合物。这种技术成功的关键是研究有效的解析-样品引入方法。与其它如CE联用例1 Direct comparison of solid-phase extraction and solid-phasemicroextraction for the gas chromatographic determination of dibenzylamine (二苄胺 ）in artificial saliva leachates （人工唾液 ）from baby bottle

31、teats（G. Niessner, C.W. Klampfl，Analytica Chimica Acta ，414 (2000)： 133140）SPESPME例2. 固相萃取搅拌棒萃取-气相色谱分析海水中的多环芳烃（徐媛等，分析化学，2005，33（10）：1401-1404） 固相微萃取( SPME) 是一种无溶剂萃取技术,对PAHs的富集倍数一般在103 以内,但是定量重复性较差。固相萃取搅拌棒( SBSE)是在SPME基础上发展的一种新技术,萃取时吸附搅拌棒自身完成搅拌,可避免SPME中搅拌子对PAHs的竞争吸附;同时,由于SBSE中的PDMS萃取固定相体积一般为50250L,比S

32、PME所用固定相量大50500倍,表面积也提高100倍,因此提高萃取量50倍以上,更适合痕量有机物的萃取富集。 利用固相萃取搅拌棒( SBSE)萃取海水中的多环芳烃,然后用热解吸脱附-气相色谱分析。研究了萃取时间、添加NaCl浓度对萃取效率的影响。实验结果表明, SBSE方法对16种多环芳烃的萃取回收率分别在33. 5%122. 4%之间;对标准样品的检出限为2. 7413. 5 ng/L;方法RSD为3. 8% 13. 1%。用此方法测定了大连海岸海水中的多环芳烃含量。例3.自制固相微萃取装置- 气相色谱法测定空气中痕量苯（何轶伦等，环境科学与技术，2006，29（4）：44-47）1、萃取

33、头：自制的固相微萃取装置: 选取日本产的2HSAKURA 的2H 0.3mm 的自动铅笔芯作萃取头。因为铅笔芯本身就是石墨化活性炭纤维, 它是优良的固体吸附剂, 可以吸附多种气体和有机物质, 并且它的吸附作用是范德华力作用的结果, 不会跟有机物相互作用。同时, 使用寿命较长。 具体的处理方法如下：将铅笔芯放入50%的HF溶液中浸泡24h后,取出冲洗；放入马弗炉中高温( 500)煅烧45h,取出用水冲洗。经过一系列处理后,萃取头通过一次性注射器的针孔,用强力胶固定在推杆上,能自由伸缩，待用。2、采样：自制的固相微萃取装置经老化后, 直接对一新装饰的房间(一星期内无人居住)进行现场吸附取样, 室内

34、温度20, 湿度60%。3、结果和讨论：对影响SPME的因素(空气柱、萃取时间、解吸时间和温度)进行了讨论；对所建立的方法进行了系统评价,结果表明：建立的方法对空气中苯的测定具有良好的线性关系( 相关系数R=0.9998), 检出限为0.01mg/L,3个含量点的相对标准偏差在允许的范围7%以内, 回收率为98.18%。例4. 固相微萃取-高效液相色谱联用测定环境水样中双酚A 的自由溶解态浓度（胡霞林等，分析实验室，2006，25（7）：14-17） 双酚A(BPA) 是一种内分泌干扰物, 它的长期低剂量暴露对生物的影响是当今环境化学研究的热点问题之一, 测定环境中BPA 的自由溶解态浓度,

35、对其环境化学行为研究和风险评价具有十分重要的意义。1、仪器：高效液相色谱系统(美国安捷伦公司) , 由Agilent 1100 型单元泵和Agilent 1100 型荧光检测器组成； SPME-HPLC 接口、手动57331 型固相微萃取纤维手柄、商品固相微萃取纤维50 m CWPTPR (美国Supelco 公司) 。SPME-HPLC 接口由一个Rheodyne 六通阀和一个60L 解吸室构成, 该解吸室取代了一般液相色谱仪中的进样环。2、实验方法：在100 mL 萃取瓶中加入搅拌磁子和100 mL分析液, 盖上带有聚四氟乙烯隔膜的有孔盖子，将SPME 不锈钢针管插入瓶中, 推出萃取头,

36、调节萃取头的位置, 使搅拌磁子在搅拌时不会损伤萃取头, 且萃取头完全浸入溶液中。萃取4 h 后, 收回并取出萃取头, 插入解吸室进行动态解吸测定。3、实验结果：。在环境水样常见pH(58) 、缓冲容量(5200 mmol/L) 和盐度(0500 mmol/L) 条件下, 4h 可以达到萃取平衡。100 mL 样品足以避免样品耗损。 pH 为6. 4 时, 方法的线性范围为0. 1250g/L , 检出限为0. 03g/L , 相对标准偏差(5g/L , n = 3) 为1. 1 %。采用本方法测定了污水处理厂排水口的双酚A 的自由溶解态浓度。例5.固相微萃取- 气相色谱- 质谱联机测定饮用水中

37、的嗅、味化合物（吴德好，化学工程师，2005。115（4）：24-27） 近年来饮用水的水质问题已成为国内外研究的热点。原水水质不断恶化与不断提高的出水水质之间的矛盾日益突出。我国生活饮用水卫生标准中对水的嗅、味做了规定，但是对产生嗅、味的化合物没有做出具体说明。虽然某些嗅、味的来源与工业污水或消毒工艺的副产品有关,但用户的意见主要是自然发生的嗅、味,特别是土腥味和霉烂味。 针对产生嗅、味的化合物进行分析,确认带有土腥味和霉烂味的两种主要化合物是土味素(geosmin)和2 - 甲基异冰片(MIB) 。这些有机物是放线菌和兰- 绿藻的代谢产物,嗅阈浓度很低。1、仪器与试剂：saturn 220

38、0 瓦里安GC - MS 气相色谱- 质谱联机；采用电子流轰击离子化( EI) 和离子阱检测器(EITM) ；PC - 420 型SPME 固相微萃取操作平台；微型磁转子(美国SUPELCO 公司) ，SPME 装置的萃取头为75m Carboxen 萃取头(PK/ 3)2、试验方法：在容积为40mL 的萃取瓶中加入10. 0g NaCl 、一个转子和30mL 样品溶液或待测水样,立即用带有硅橡胶垫的瓶盖封闭。如果水样的pH 值不在5. 07. 0 之间，用稀HCl 或稀NaOH 预先调整。将固相微萃取装置的不锈钢针管插入瓶中，设定温度为60 ,调节转速为1500r/min，,推出萃取头，调节

39、萃取头的位置, 使其接近液面, 但不能浸入溶液。30min 后收起萃取头,拔出针管,迅速插入气相色谱汽化室内进行热解析，并进行GC - MS 分析。3、结论：本文采用SPME - GC - MS 方法对饮用水中的嗅、味化合物进行分析，方法简便,检出限低，并打出最佳的检测条件:萃取头涂层为arboxen ；顶空萃取法的萃取量为浸入式的2 倍;萃取平衡时间30min ；搅拌速度为1500r/min ；pH 值为5.07.0 ；温度为60 。例6. 固相微萃取-气相色谱/质谱( SPME-GC/MS) 联用分析海水中痕量有机磷农药（王凌等，环境化学，2006，25（1）：110-114）1、实验方法

40、：取8ml萃取液置于15ml萃取瓶中, 加入磁力搅拌子(长约1cm, 直径约3mm) , 用顶端带有孔和聚四氟乙烯隔垫的盖子密封, 电磁搅拌, 将SPME萃取纤维(85m厚涂层的聚丙烯酸酯) 直接插入萃取瓶中, 保持涂层完全进入水相, 萃取针套管的其它部分不与萃取液接触, 防止水进入萃取针管. 在室温下萃取30min , 将SPME直接插入GC进样口热解吸10min, 用GC-MS进行定性与定量分析。 该法简便、高效、无需有机溶剂，适合于海洋水体中痕量有机磷农药的分析。2、SPME条件的选择：萃取涂层：聚二甲基硅氧烷( PDMS) 和聚丙烯酸酯( PA) 两种萃取头由于极性不同, 对有机磷杀虫

41、剂的萃取效果也不同. 研究表明: 各有机磷化合物对应的PA 的响应值普遍高于PDMS , 这是因为OPPs为极性化合物, 与极性PA 涂层有较大的吸引力。 由于PA 对甲基对硫磷和毒死蜱有更好的萃取效率, 因此, 选择PA萃取涂层。两种萃取纤维对于乐果基本表现不出富集效果。萃取时间：根据SPME的非平衡理论, 在达到SPME萃取平衡之前, 如保持操作条件一致, 纤维上待测物的含量正比于其在水相的初始浓度, 因此, 可进行定量分析。由于敌敌畏易水解, 且随温度升高, 分解速度加快, 综合考虑灵敏度和分析速度, 选择30min萃取时间, 在室温20 2下进行实验。图图1. SPME萃取的海水空白G

42、C-MS图图图7. SPME萃取添加有机磷混标的天然海水GC-MS图例7. 固相微萃取GC-MS快速分析火场残留物中的汽油成分（高展等，分析测试学报，2004，23（增刊）：295-297） 火场残留物如碳灰、烧残物等通常经过样品预处理后进行分析鉴定。传统的样品预处理方法往往操作繁琐、费时、重复性差，而且往往需要用大量有机溶剂，不利于分析人员的身体健康，对环境也造成一定污染。 通过控制SPME萃取头固定相的极性、取样时间、萃取温度等萃取参数，可实现对火场残留物汽油成分的高重复性、高准确性的测定，最小检测限可达ppm级。1、实验仪器：2、样品采集： 将93号汽油2滴滴入500g砂土中，采用100um聚二甲氧基硅氧烷萃取头，按前述样品采样方法进行采样测定，获得相应的总离子流色谱图，图1，鉴定了其中13种化合物。 分别取两个火灾现场进行分析。火灾现场残留物分别按前述样品采集方法进行采样测定，获得相应的总离子流图，图2、图3，将其与汽油标样的总离子流图（图1）进行对比。3、结论：作业1与固相萃取技术相比，固相微萃取具有哪些优点？2 SPME的操作步骤主要有哪些？。