《GCMS和LCMS有机分析的液体样品前处理制备的全面解决方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GCMS和LCMS有机分析的液体样品前处理制备的全面解决方案（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、GC/MS和和LC/MS有机分析有机分析的液体样品前处理制备的全面解决方案的液体样品前处理制备的全面解决方案内容提要内容提要l 样品制备步骤概述样品制备步骤概述lSPE 概述概述lSPE 与液液萃取与液液萃取 (LLE)比较比较lSPE 萃取盘与萃取盘与 SPE 萃取柱比较萃取柱比较lSPE 萃取盘应用方法萃取盘应用方法l全自动固相萃取系统的优势全自动固相萃取系统的优势l干燥和浓缩技术干燥和浓缩技术l 回收率数据回收率数据l 总结总结2006-11-132l样品制备一般可分为三步: 1) 样品萃取2) 萃取物干燥 (去除残留水分)3) 浓缩萃取物样品制备步骤样品制备步骤2006-11-133
2、l 萃取步骤萃取步骤2006-11-134萃取步骤萃取步骤l液液萃取（LLE)为普遍使用萃取技术，可分为： l 分液漏斗（ Separatory Funnels）l 连续萃取 （ Continuous Extractors）2006-11-135分液漏斗萃取加溶剂到分液漏斗摇荡分液漏斗2分钟.溶剂分离和收集z 10 个工时做 20 样品z2个实验人员花费 5 个连续小时时间z 萃取1L水样2006-11-136连续液液萃取2006-11-137分液漏斗与连续液液萃取比较分液漏斗与连续液液萃取比较分液漏斗分液漏斗 l消耗消耗200 ml 溶剂溶剂 l振荡过程振荡过程 l易发生乳化现象易发生乳化现
3、象l低选择性低选择性l需要去除溶剂需要去除溶剂 l 2小时小时 /样品样品连续液液萃取l消耗500 ml溶剂溶剂l连续过程连续过程l不易形成乳化现象不易形成乳化现象l低选择性低选择性l需要去除溶剂需要去除溶剂l 12 - 24 小时小时 / 样品样品2006-11-138固相萃取固相萃取(SPE)是什么是什么? -萃取步骤萃取步骤l固相萃取是液体样品经吸附剂颗粒层过滤， 感兴趣的分析物从液体样品中分离并浓缩至吸附层中的萃取过程，浓缩后的分析物通过溶剂洗脱从吸附层中分离出来并收集。2006-11-139SPE的历史2006-11-1310手动式SPE 盘萃取2006-11-1311手动式SPE
4、盘萃取2006-11-1312手动式SPE 盘萃取2006-11-1313LLE与SPE Disk方法比较LLEl使用200-500ml溶剂l摇动/连续过程l易产生乳化液/表面活性剂l低选择性l需去除溶剂l2个小时/样品SPE Diskl使用20-30ml溶剂l过滤过程l不会产生乳化现象l选择范围宽(吸附剂)l可选l20分钟/样品 2006-11-1314SPE萃取盘优越性 -与与LLE 相比相比lSPE与LLE相比使用更少的溶剂lSPE盘萃取更快,1升样品20-30minlSPE与LLE相比费用相当少lSPE比LLE有更好的回收率lSPE新方法不断发展更新2006-11-1315SPE 萃取
5、盘与 SPE萃取柱优势比较 SPE萃取柱l要控制流速1-10ml/minl低动力学性, 穿透现象l时间长, 几小时/样品l进样体积少, 100-200mll适用于洁净样品l更高费用/样品SPE 萃取盘l流速可100-200ml/minl高动力学性,无穿透l时间短, 几分钟/样品l样品体积大,约8升l可处理脏污样品l低费用/样品2006-11-1316萃取柱VS萃取盘吸附颗粒大小萃取柱萃取盘若流速过快，大吸附颗粒易使样品发生穿透现象2006-11-1317萃取柱局限性低流速l萃取柱使用40m吸附剂颗粒, 流速仅1-10ml/minl萃取盘使用8-12m吸附剂颗粒,因高的动力学性,流速不受限制.l
6、萃取盘不易发生穿透现象2006-11-1318LLE/萃取柱/萃取盘费用比较费用计算表来自于美国一商业环境实验室2006-11-1319萃取盘与萃取柱比较l研究表明47mm萃取盘有4-7个理论塔板数l如果HETP由吸附层厚度和预测塔板数计算可得l每个萃取盘0.5mm（厚度）/5塔板0.1mm/塔板l通常萃取柱吸附层厚度为1cm，最多有20个理论塔板数l10mm/20塔板0.5mm/塔板l萃取盘比萃取萃取盘比萃取柱柱效率提高效率提高5倍倍E.M. Thurman; SPE Principles and PracticeWiley Interscience - 19982006-11-1320SP
7、E4790系统上的萃取柱l萃取柱可使用在4790萃取系统l可操作6cc萃取柱l需连适配器l要降低真空度可使用可使用1个萃取柱的特殊应用个萃取柱的特殊应用2006-11-1321当今采用当今采用SPE萃取盘萃取盘 的的EPA 方法方法l饮用水 （500系）l废水 （600系）l油料&油脂 （1664A）lSW-846 （3535A-8000系）l内分泌干扰素/荷尔蒙l食品和饮料l农作物和土壤所有方法都使用SPE萃取盘2006-11-1322EPA饮用水方法饮用水方法-SPE 萃取盘萃取盘l 506 邻苯二甲酸酯l 508.1半挥发性有机物l 515.1含氯杀虫剂l 525.2半挥发性物质(MS)
8、l 548 百草枯(Paraquat) / 杀草快 (Diquat)l 549茵多杀(Endothall)除草剂l 550.1 多环芳烃(PAHs)l 552.1卤乙酸(Haloacetic Acids)2006-11-1323 废水方法废水方法 l 608 含氯杀虫剂和多氯联苯l1613 二恶英(Dioxin)l1664A油料&油脂 / 非极性物l1668A多氯联苯同系物2006-11-1324固体废物方法固体废物方法 l8061邻苯二甲酸酯l8081有机氯杀虫剂l8081TCLP有机氯杀虫剂l8082多氯联苯(PCBs)l8095爆炸物(Explosives)l8141有机磷杀虫剂l827
9、0TCLP半挥发性有机物l8321TCLP苯氧酸除草剂l8330硝基苯/三硝基苯甲胺2006-11-1325其他SPE方法l 内分泌干扰素l TPH-总石油烃l 汽油和柴油类有机物(GROs and DROs)l 二恶英l SPE-IR 用于离岸原油台2006-11-1326为什么自动化为什么自动化 SPE 萃取盘方法萃取盘方法?l 通过提高样品处理量来提高效率l 通过减少人为操作误差来提高准确度 和精度l 通过减少操作时间/溶剂使用量/玻璃器皿消 耗来降低实验室费用l 减少操作人员暴露于有机溶剂环境的机会l 对关键的空气干燥步骤提供一致控制2006-11-1327SPE-DEX 4790萃取
10、系统l完全自动化、模块化完全自动化、模块化l可同时运行可同时运行8个萃取工作站个萃取工作站l可独立运行可独立运行l可运行不同方法可运行不同方法l可使用可使用 47, 50, 和和90-mm SPE萃取盘萃取盘l满足所有满足所有SPE化学方法化学方法l可预存可预存EPA方法方法l在实验台上操作在实验台上操作l高样品处理量高样品处理量2006-11-1328SPE-DEX 4790萃取系统分析Hudson 河水中PCBS，8升水样2006-11-1329SPE-DEX 4790萃取系统l使用气体传送溶剂l使用真空系统去除液体l所有的溶剂装在分离的 溶剂瓶中l分开收集废溶剂和废水l所有样品和溶剂管路
11、为PTFE、PEEK和Kalrezl全自动冲洗样品瓶l使用液位传感器，保证萃取盘湿润2006-11-1330半挥发性有机物回收率2006-11-1331全自动固相萃取系统在水中多氯联苯（PCB）定量分析应用Northeast Analytical, Inc. 2190 Technology Dr., Schenectady, NY 12308, Tel: 518-346-4592, Fax: 518-381-6055 l 耐用，快速和费用低耐用，快速和费用低l 对对8升样品可获得升样品可获得MDLs 1 PPT (ng/L) 对对 1升样品可获得升样品可获得9 PPT (ng/L) l 结果可
12、重复结果可重复l 能够萃取能够萃取1升到升到8升液体样品体积升液体样品体积l 溶剂消耗量少溶剂消耗量少 (30ml/ 样品样品)l 无玻璃器皿需更换或清洗无玻璃器皿需更换或清洗l 完全无人照看完全无人照看l 有限工时有限工时l 易操作使用易操作使用2006-11-1332SPE MDL 1升水样分析添加1.25 ng/L内标物 Northeast Analytical Lab2006-11-1333苯酚（Phenols）-EPA8270苯酚苯酚SPE方法回收率方法回收率2006-11-1334对于EPA8270中性化合物浓缩和干燥步骤比较2006-11-1335SPE回收率-PAH化合物200
13、6-11-1336样品工作量增加数据来源商业实验室数据来源商业实验室2006-11-1337处理效率增加数据来源商业实验室数据来源商业实验室2006-11-1338费用计算表费用计算表2006-11-1339BREAK2006-11-1340l干燥步骤2006-11-1341传统的干燥技术传统的干燥技术l硫酸钠(Na2SO4 )是用于从萃取物中去除残留水分的传统方法。lNa2SO4为化学吸附有机溶剂中水分、干燥溶剂满足下一步分析步骤。2006-11-1342Na2SO4 具有有限的水分处理能力.处理乳状液很困难.操作者不同，去水的结果不同.靠重力，有很长过滤时间.使用前要预热.使用前要用溶剂预
14、洗，去除杂质.需处理得当; 成“无有害废物”.存在问题2006-11-1343步骤 1: 溶液加内标、浓缩溶液加内标、浓缩 回收率高，好回收率高，好步骤 2: 溶液加内标、经硫酸钠溶液加内标、经硫酸钠 干燥、浓缩干燥、浓缩 回收率低，差回收率低，差 不正确干燥方法的负面影响2006-11-1344Horizon 开发开发 DryDisk 分离膜分离膜. DryDisk 具有一定孔径大小和厚度的具有一定孔径大小和厚度的 PTFE膜膜, 使溶使溶剂能够通过而保留住多余的水份剂能够通过而保留住多余的水份. DryDisk 设计的最好之处在于利用真空泵来加快干设计的最好之处在于利用真空泵来加快干燥步骤
15、燥步骤.一般流速为一般流速为 100 ml / min保留的多余水分可再萃取保留的多余水分可再萃取;又可增加回收率又可增加回收率.DryDisk 有两种规格有两种规格:65 mm 直径干燥盘直径干燥盘20cc 干燥针筒干燥针筒如何解决干燥问题?2006-11-13452006-11-1346DryDisk操作运行2006-11-1347可使用DryDisk 的溶剂:二氯甲烷（Methylene Chloride）, 二氯二氟甲烷（Freon 113）, 正己烷（Hexane）, 乙醚（Ethyl Ether）, 乙酸乙酯（Ethyl Acetate）, 二氯甲烷/丙酮（Methylene Ch
16、loride/Acetone）由于其优化的膜设计,可处理CH2CL2 ：丙酮( 40%). EPA 8270方法一般为此比例.Compatible Solvents2006-11-1348回收数据 8270 分析物 pH 2.02006-11-1349回收数据 8270 分析物 pH 2.0&Ph12.02006-11-1350回收数据 8270 分析物 pH 12.0 数据由JT Baker提供2006-11-1351浓缩步骤2006-11-1352玻璃器皿 KD 瓶、浓缩器、冷凝管 需水/蒸汽浴氮吹浓缩 N-吹（柔和N2流吹溶剂表面）旋转蒸发仪(Rotovap )现有市场的浓缩系统 （Zy
17、mark TurboVap和Labconco）传统的浓缩技术2006-11-1353传统浓缩技术2006-11-1354每种蒸发技术都有优缺点:KD 一般有很好的回收率,浓缩溶剂时费人力耗时间,需有人照看.旋蒸操作简单, 但很难把样品回收完全.氮吹有很好的回收率,但费人力耗时间,需有人照看.当前自动蒸发系统, 由于开放式设计,不能捕获到“轻的”组分 .传统浓缩技术优劣势2006-11-1355同时融合三个重要的技术参数来浓缩样品: 加热, 氮吹和真空控制三个参数来获得最佳回收率在浓缩管内进行浓缩，可提高“轻组分”回收率.使用可控制内部加热源，而不是外部水浴.从蒸发管底部吹氮气,而不是从顶部.融
18、合自动”在线“溶剂干燥浓缩管完全密封,可减少样品损失和交叉污染.每个工作站独立运行完全自动化、可靠，使速度和回收率等灵活可调至最佳化Dryvap仪器设计理念2006-11-1356自动在线溶剂干燥可选择溶剂干燥时间内部加热单元自动关闭加热器利用真空,氮吹和加热技术创新氮吹系统独立密封浓缩管可靠终点检测实验台上操作，不用通风橱组合 KD 和氮吹于一体DryVap浓缩系统2006-11-13572006-11-1358RinseSolventVacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensornitrogen DryVap 系统的主
19、要部件 看看各个部分 2006-11-1359RinseSolventVacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensornitrogen浓缩后，浓缩物保留在浓缩管的 1 mL底部尖端部分.浓缩管可浓缩 2 - 200 mL样品.2006-11-1360RinseSolventVacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensornitrogen顶部包含加热器和三个端口60W 加热器氮吹和干燥样品出口溶剂清洗口真空口2006-11-1361RinseSolventV
20、acuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensornitrogen所有金属表面经 Sulfinert 蒸镀包被而钝化（此技术广泛用于 GC 注射器）. 样品不会直接接触到金属表面Sulfinert is a registered trademark of Restek Corp. 60W heaterSparge gas tube & Dried sample entryLid assemblyRinse solvent tube2006-11-1362RinseSolventVacuumPumpValveValveValveV
21、entLiquid level sensorTube sensornitrogen浓缩管的支架有液位传感器和浓缩管传感器.Sensors2006-11-1363RinseSolventVacuumPumpValveValveValveVentAdd Clean TubeConnect 20 ccDryDiskTubePour SampleLiquid level sensorTube sensor以下内容说明Dryvap系统是如何工作的？.ReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinishnitrogen2006-11-1364VacuumPumpValveValveVa
22、lveVentAdd Clean TubeConnect 20 ccDryDiskTubePour SampleLiquid level sensorTube sensorRinseSolvent放干净的浓缩管在支架上nitrogenReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1365VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolventAdd Clean FlaskConnect 20 ccDryDiskTubePour Samplenitrogen传感器检测到
23、浓缩管的存在后，工作站显示在 “Ready” 模式。ReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1366VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolvent连接一个20 cc DryDisk 管Add Clean FlaskConnect 20 ccDryDiskTubePour SamplenitrogenReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1367VacuumPumpValveValveValveVentL
24、iquid level sensorTube sensorRinseSolvent加样品到 DryDisk 管Add Clean FlaskConnect DryTubePour SamplenitrogenSquares = AnalytesCircles = WaterReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1368VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolventDryDisk去除样品中水分，干燥后的样品传输到浓缩管。Add Clean FlaskC
25、onnect DryTubePour SampleVacuumnitrogenRemaining waterReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1369VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolvent干燥后样品在管路中通过氮吹推入浓缩管Add Clean FlaskConnect DryTubePour Sample氮吹一直至结束氮吹一直至结束nitrogenReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-13
26、70VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolvent打开加热器，快速蒸发Add Clean FlaskConnect DryTubePour SamplenitrogenReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1371VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolvent溶剂很快热起来，在沸点温度达到平衡约溶剂很快热起来，在沸点温度达到平衡约 1 minute.在真空
27、条件下，溶剂沸点降低在真空条件下，溶剂沸点降低Add Clean FlaskConnect DryTubePour SampleSolventnitrogenReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1372nitrogenVacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolventAdd Clean FlaskConnect DryTubePour Sample依内置热电偶的数据，依内置热电偶的数据，DryVap 系统确定何时关闭加系统确定何时关闭加热器热器当溶剂接
28、近加热器表面时，加热器自动关闭当溶剂接近加热器表面时，加热器自动关闭ReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1373VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTube sensorRinseSolventAdd Clean FlaskConnect DryTubePour Samplenitrogen使用氮吹和真空使用氮吹和真空,溶剂液面到溶剂液面到 0.9 mL时，液位传感器激活时，液位传感器激活.ReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-137
29、4nitrogenVacuumPumpValveValveValveVentLiquid sensorTube sensorRinseSolvent自动清洗浓缩管来提高分析物的回收率自动清洗浓缩管来提高分析物的回收率Add Clean FlaskConnect DryTubePour SampleLiquid level sensor清洗后液面又高起来，清洗后液面又高起来，液位传感器关闭液位传感器关闭ReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2006-11-1375VacuumPumpValveValveValveVentLiquid level sensorTu
30、be sensorRinseSolvent样品又到样品又到 0.9 mL，工作站准备到工作站准备到 Finish 状态状态.Add Clean FlaskConnect DryTubePour SamplenitrogenReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish2。 浓缩管放空浓缩管放空3。继续喷射气体约继续喷射气体约5秒，排空管路中秒，排空管路中样品样品ReadyDry HeatVacuumSpargeRinseFinish1。 液位传感器在最终时间被激活液位传感器在最终时间被激活2006-11-1376ReadyDry HeatVacuumSpargeRin
31、seFinishLiquid level sensorTube sensorValveValveRinseSolventVacuumPumpValveVentnitrogen Finish灯闪烁，可调音量的报警器激活2006-11-1377浓缩管上有1 mL标记线，可稀释 0.9 mL 浓缩体积到想要的体积样品可转移到 GC自动进样小瓶.2006-11-1378其他设计优势 在底端的样品由于整个蒸发过程中始终为冷却状态 象二氯甲烷这样溶剂约低 10. 样品始终在氮气保护之下，直至用户取样2006-11-1379多种浓缩管l此类浓缩管与标准的自动进样器小瓶可连接l使被浓缩物直接收集在A/S 小瓶
32、l无需移液步骤，减少误差来源。2006-11-1380多种浓缩管l浓缩管可连接4ml 小瓶l需不同的浓缩管支架，放直径大的小瓶l支架可互换2006-11-1381把萃取物至干的浓缩管（50ml）2006-11-1382样品可倒入DryDisk或浓缩管l当样品需干燥时，样品可直接倒入 DryDisk装置.l在主控板上设定合适体积.l若不需干燥,样品可直接倒在浓缩管中.l干燥体积设为0.2006-11-1383溶剂清洗管l真空使清洗溶剂进入浓缩管l压力有助于溶剂清洗过程l在清洗操作中,溶剂清洗顶盖和玻璃管壁l对高沸点化合物回收十分有利2006-11-1384参数优化l调节氮气流量和加热器功率, 在
33、浓缩管内管壁可形成浓缩带。l类似于 KD装置, 浓缩 alcondensing band traps thelmore volatile compounds.l The parameters can beloptimized for speed orlrecoveries.lOptimizing Parameters2006-11-1385工作曲线(沸点-真空度)2006-11-1386优化参数- 8270回收率真空度为5”Hg条件2006-11-1387含氯杀虫剂回收率l200ml的宠物醚和正己烷,加40ug Pest Mixl200ml DCM,加20ug的Pest MixlPower(功
34、率)= 5lVaccum(真空度)=15”HglSparge Gas = 25 psilAuto Rinse = 12006-11-1388脂肪化合物的回收率2006-11-1389KD/水浴氮吹 VS Dryvap数据来源于数据来源于Pace Labs效率提高2006-11-1390适合食品分析-Dryvap l食品萃取物常为几种高沸点的萃取溶剂混合物溶液.l溶液含有几种高沸点的溶剂时,在蒸发浓缩过程中会发生什么呢?l加热曲线如何?l如何优化DryVap的工作参数?以下内容介绍:2006-11-1391 DCM加热曲线l45ml的DCM浓缩降到加热器关闭lSparge Heat 设为50l因
35、内部元件余温,第二次运行时蒸发速率更快l加热器的加热曲线形状两次运行是相同的.2006-11-1392正己烷加热曲线l45ml的正己烷浓缩降到加热器关闭lSparge Heat 设为50l因内部元件余温,第二次运行时蒸发速率更快l加热器的加热曲线形状两次运行是相同的2006-11-1393食品溶剂混合物的加热曲线lS-19 混合物： 55% Iso-Octane 28% Toluene 11% Acetone 6% Hexanel 45 ml S-19混合物利用学习模式和调整值.l加热器提前关闭没有热电偶升高的信号.l工作站没有正确程序.2006-11-1394优化参数食品溶液混合物l 45
36、ml S-19混合物运行l12延迟从60改变为180秒l提高Moving 平均值lT13 Offset 设为35l加热器正确关闭,保证加热器仍浸在溶液中l第二次的运行时间缩短,约为 10-12分钟2006-11-1395食品萃取物的回收率2006-11-1396Dryvap LabView Program2006-11-1397总结l样品制备包含主要有三个步骤:萃取、干燥和浓缩l萃取：SPE 萃取盘有效替代LLE和 SPE萃取柱l干燥：DryDisk可减少硫酸钠所产生的问题l浓缩：Dryvap解决浓缩步骤的问题l三步结合起来，制备水样品的全面整体方案是可实现的。2006-11-1398Horizon自动化优势l一致和可重复的实验数据-减少人为误差l提高效率- 无需照看l减少人力-操作时间从每个样品要高于45分钟到低于5分钟l节省费用- 3-12月可收支平衡l安全：减少操作人员暴露在溶剂中l快速培训新人员，快速掌握操作2006-11-1399Horizon 产品提供解决方案l操作费用减少l提高结果质量和一致性l减少溶剂使用量和处理废液费用l效率最大化2006-11-13100
