固相萃取(SPE)方法采用高效、高選擇性的固定相,與溶劑萃取法相比能顯減少溶劑用量,簡化樣品預處理過程。一般來說,固相萃取所需時間為液-液萃取的1/2。固相萃取能用于氣相色譜(GC)、液相色譜(HPLC),紅外光譜(FTIR)、質譜(MS)、核磁、紫外和原子吸收(AAS)等分析方法的樣品預處理。因為固相萃取法的獨特性能,自70年代以來,其全球需求量迅速增長。
固相萃取主要用于樣品分析前的凈化和富集。其一般步驟是:液態或溶解后的固態樣品導入活化過的固相萃取柱中,然后利用真空、加壓或離心等方式使樣品進入固定相。一般來說,固相萃取將保留所需的組分和類似的其它組分,并盡量減少不需要的樣品組分的保留。弱保留的樣品組分可用某種溶劑淋洗掉,然后用另一種溶劑把待測組分從固定相上洗脫下來。有時,也可以讓待測組分(分析物)直接通過固定相而不被保留,同時大部分干擾物被保留在固定相上,從而得到分離。在大多數情況下,使分析物得到保留更有利于樣品凈化。因此固相萃取法也具有樣品組分的預分離過程。
固相萃取法使用的固相,是一次性使用的固相,分為圓筒型固相和圓盤形固相兩類。其中,圓筒型固相是將固相填料填充到圓筒中,主要是用聚苯乙烯等材料制成的多孔質板制成的。圓筒型中有注射圓筒型及Plus型,筒壁為樹脂材料的圓筒型固相很多。但是最近市場上也在出售用于分析樹脂添加劑的玻璃材料的產品。
固定相是固相萃取柱中重要的組成部分,最常見的固定相是鍵合的硅膠材料。一般采用孔徑60 ?不規則形狀的40 μm硅膠微粒作為原料,然后將各種官能團鍵合上去。也有一些為非硅膠基的固相。
固定相的分離選擇決定于可被保留組分的保留強度,所以固定相的選擇將取決于分析物質、樣品基體和樣品溶劑的性質。固相萃取采用的固定相與液相色譜常用的固定相相同。CN、DIOL、Si、NH2都可以作為正相的固定相。正相的固定相都是極性的,用來保留(萃取)極性物質。對于正相和反相來說,組分在固定相上的保留或洗脫直接與溶劑極性有關,溶劑的極性決定溶劑的強度。在洗脫被保留組分時,強溶劑的用量比弱溶劑少,表1 給出了固相萃取常用的幾種溶劑,實際工作中還經常使用一些混合溶劑來改善溶劑強度,以得到最佳的樣品凈化和分析回收率。
反固定相用來保留(萃取)非極性的分析物。對于反相固定相,溶劑強度隨其非極性的增加而增加。通常使用水、甲醇、異丙醇和乙腈作為反相分離的溶劑。有些時候,對強保留物質也用丙酮和二氯甲烷洗脫。離子交換固定相上的行為更多地取決于溶劑的pH值、離子強度和反離強度,而與溶劑強度關系不大。
圓盤型固相是用絲狀的PTFE(聚四氟乙烯)(Teflon)固定填充劑,將形成的0.5 mm厚的膜狀物做成圓形。其中90%是填充劑,10%是PTFE。目前,市場上出售有內徑為25 mm、47 mm、90 mm的不同種類填充劑的產品。另外,也有將此膜狀物做成圓簡型的產品。簡型相與圓盤型固相的特點如表2 所示。很明顯,圓盤型固相由于在進行環境水樣固相萃取時允許樣品流速快(200～300 ml/min)、萃取時間短等優點,因此越來越多地得到廣泛應用。
①圓盤型固相的種類:由于圓盤型固相膜的厚度只有0.5 mm,固相中的溶液流量均勻,而且與水樣的接觸表面積增大,因此,即使在短時間內流經大量的水樣,也可以得到很高的萃取率。市場上出售的圓盤型固相的種類如表3 所示。
由于圓盤形固相可以有效地應用于環境水及食品等的固相提取,因此,美國環保局(EPA)的標準方法體系也引用了其中的幾種方法,如表4所示 。
②圓盤型周相萃取:固相萃取一般有五個基本步驟,即固定相活化、水樣萃取、淋洗、干燥和分析物洗脫。