Suggested mechanism Non-polar
Olive oil
NH2
Polar
NH3+
Drinking water
Ion exchange
五、 SPE的类型
混合模式固定相
六、 SPE方法的建立
SPE操作步骤包括有柱子类型的选择、柱预 处理、加样、洗去干扰物和回收分析物四个步 骤。 在加样和洗去干扰物步骤中，部分分析物有 可能穿透SPE柱造成损失，而在回收分析物步 骤中，分析物可能不被完全洗脱，仍有部分残 留在柱上。最理想的情况是分析物100%地回收 到收集的组分中，但这并不是总能达到的。
固相萃取（SPE） 固相萃取（SPE）技术
固相萃取技术SPE
一、 概述 二、 SPE基本原理 三、 SPE法的优点 四、 SPE装置 五、 SPE的类型 六、 SPE方法的建立 七、 SPE的应用
一、概述
所谓萃取法 ,就是从样品中提取组分 ,传统的 方法是液液萃取法 ( LLE) ,即用液体作为提取 剂 ;我们这里探讨的SPE ,是用固体物质作为萃 取剂 ,采用高效、高选择性的固定相 进行萃取 的样品预处理技术。 SPE技术自上世纪70年代后期问世以来，发 展迅速，广泛应用于环境、制药、临床医学、 食品等领域 。
五、 SPE的类型
依据柱中填料（吸附剂）来划分，可将SPE 法分为吸附型和键合相分配型（BPC）。 吸附型SPE是采用极性较强的硅胶、硅藻土 和氧化铝等吸附剂，样品进入柱中，分析物的 极性官能团先迅速被吸附至极性吸附剂上，而 后以低极性溶剂转至中极性溶剂陆续洗去杂质 及洗脱出分析物。
五、SPE的类型
2、Dependence of Sorption on Sample Volume
Breakthrough volume as the point at which 1% of the sample concentration at the entrance of the sorbent bed is detected at the outlet of the sorbent bed. The type and quantity of sorbent, hydrophobicity and ionizability of the analytes, and sample volume and pH interactively determine the breakthrough volume. The breakthrough volume for a specific mass of sorbent can be established by either loading variable-volume samples of constant concentration or variable-volume samples of variable concentration, in which case the latter comprises a constant molar amount loaded 。Alternatively, methods exist for predicting the breakthrough volume.
Survey response %
Liquids Solids Goos and creams Gaseous Other
二、SPE基本原理
SPE是一种吸附剂萃取，样品通过填充吸附 剂的一次性萃取柱，分析物和杂质被保留在柱 上，然后分别用选择性溶剂去除杂质，洗脱出 分析物，从而达到分离的目的。 SPE的分离模式主要取决于填充剂的类型和 溶剂的性质。
以硅胶为基质的固定相的分类
Increasing polarity NON-POLAR PHASES C18 C2 CH PH Octadecyl Ethyl Cyclohexyl Phenyl POLAR PHASES CN 2OH NH2 SI Cyanopropyl Diol Aminopropyl Silica
1、Dependence of Sorption on Sample pH
If a compound is ionizable, the extraction will be pH dependent.
Monomethyl (MMP), Monoethyl (MEP), Mono-n-propyl (MPRP), Mono-n-butyl (MBP), Mono-n-pentyl (MPEP), Mono-n-octyl (MOP) Phthalates（邻苯二甲酸盐酯）
五、 SPE的类型
硅胶键合非极性固定相
填充剂使用非极性烷烃类化学键合相 （C18、C8、 C6H5-C6H11等）的SPE分离方式称为反相BPC。最适 用于极性基质中萃取非极性化合物。 当样品溶液通过萃取柱时，杂质不被保留，直接通 过柱子除去，只有分析物保留在柱上，只要选用一 种合适的洗脱溶剂既可将其从柱上洗下。
五、SPE的类型
分析物与非极性固定相的作用力
NH2 SO3Silica base Bonded functional group (C8)
Van der Waals forces
五、 SPE的类型
硅胶键合极性固定相
填充剂使用极性键合固定相（-NH2、-CN、2OH等官能团）的SPE分离方式称为正相BPC。 其对极性分析物的吸附力不及分配型SPE大，故洗脱 容易。在实际使用中，先以非极性溶剂清洗管柱， 继而加样，分析物立刻会被吸附，然后以非极性溶 剂洗去杂质，最后以极性溶剂洗脱分析物。
五、 SPE的类型
Silica base
分析物与极性固定相的作用力
H O OH H C N H O
O
O
Dipolar attraction or hydrogen bonding
五、 SPE的类型
硅胶键合离子交换剂
填充剂为硅胶基质的离子交换官能团有：季胺、 氨基、二氨基、苯磺酸基、羧基等。 此外常用的还有聚合物，如苯乙烯-而乙烯苯共 聚物XAD-2及PRP-1等。相对于键合相填料，聚合 物可适用于全部pH范围，因而应用广泛。 对于酸性化合物，如有机酸、无机阴离子、酸性 蛋白等，一般采用阴离子交换SPE柱； 对于碱性化合物，如有机胺、金属离子、儿茶酚 胺和碱性蛋白等，采用阳离子交换SPE柱。
五、SPE的类型
分析物与离子交换剂的作用力
Silica base OH
SO3+N
NH3+ CO2H
CO2OCON(CH3)2 Electrostatic attraction
基体对选择合适分离机制有着重要影响（e.g.)
Matrix type Saline solution Compound
NH2
硅胶键合离子交换剂 Weak or Strong Acids/Bases
SCX PRS CBA SAX PSA NH2 Strong anion Strong anion, pKa <1 Weak anion, pKa 4.8 Strong cation Weak cation, pKa 10.9, 10.1 Weak cation, pKa 9.8 SO3SO3CO2H N+Me3 NHCH2CH2NH2 NH2 0.7meq/g 0.3meq/g pH-sensitive 0.8meq/g pH-sensitive pH-sensitive
四、 SPE装置
"Shrink-wrapped" polypropylene
Sorbent bed Cleaned polyethylene frits Luer tip
五、 SPE的类型
在SPE法中最常用的吸附剂是硅胶或键合相 的硅胶即在硅胶表面的硅醇基团上键合不同的 有机基团，如烷基链或其它官能团，如-OH、C6H5、-NH2、-CN等。实际上吸附剂角色是由 这些新接上的含官能基碳链来完成。 以硅胶为基质的吸附剂主要有以下优点： 以硅胶为基质的吸附剂主要有以下优点： 粒径（e.g.40m)、孔径（ e.g.60A）、表面积 （600m2/g)、键合量易控制；机械强度高；化 学性质稳定；适应性广；可使用的溶剂种类多。
三、SPE法的优点
(1 ) 简单、快速和简化了样品预处理操作步骤 , 缩短了预处理时间。 (2 ) 处理过的样品易于贮藏、运输 ,便于实验室 间进行质控。 (3 ) 可选择不同类型的吸附剂和有机溶剂用以 处理各种不同类的有机污染物。 (4) 不出现乳化现象 ,提高了分离效率。 (5) 仅用少量的有机溶剂 ,降低了成本。 (6) 易于与其他仪器联用 ,实现自动化在线分析。
二、SPE基本原理
SPE也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。 但是SPE柱的填料粒径（>40m）要比HPLC 填料（3~10m）大。由于短的柱床和大的粒 径，SPE柱效比HPLC色谱柱低得多。 因此，用SPE只能分开保留性质有很大差别 的化合物。 与HPLC的另一个差别是SPE柱是一次性使用。
五、 SPE的类型
硅胶表面的官能团
Si OH Free silanol OH 2 Adsorbed water Si OH Si O H Si O H Bound and reactive silanols OH Geminal silanol
Si OH Si O Si O
Siloxane bridge (dehydrated silanol)
SPE柱子类型的选择
1、Reversed-phase bonded silica sorbents having alkyl groups such as octadecyl (C18, C18), octyl (C8, C8), or ethyl (C2, C2) covalently bonded to the silica gel backbone or cyclohexyl (CH) or phenyl groups and sorbents composed of polymeric resins such as polystyrene–divinylbenzeneinteract primarily with analytes via van der Waals forces. 2、Nonionic watersoluble compounds can be retained by reversed-phase sorbents but may not be as well retained as analytes that are soluble in methanol or methanol–water miscible mixtures. 3、Normal-phase polar sorbents, such as silica, alumina, and Florisil, and cyano (CN) bonded phases interact by polar-dipole/dipole forces between polar functional groups in the analyte and the polar surface of the sorbent. 4、Amino (NH2) and diol sorbents interact with analytes by hydrogen bonding. 5、Hexane-soluble analytes are best retained by normalphase sorbents such as silica or Florisil or polar functionally substituted bonded phases such as amino or diol. 6、Strong cation-exchange (SCX) and strong anion-exchange (SAX) sorbents interact primarily through electrostatic attractions between the sorbent and the analyte. 7、Graphitized carbon sorbents exhibit both nonspecific van der Waals interactions and anionexchange, or electrostatic, attraction for analytes.