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上海禾工科學儀器有限公司
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閱讀:938發(fā)布時間:2010-7-7
再*的技術(shù), 因此。也要服從實用性,否則就沒有生命力。
有一個較大的改動就是很多項目, 2003版的食品衛(wèi)生檢測方法”規(guī)范系列中。尤其是農(nóng)藥項目的前處置普遍使用了固相萃取技術(shù)?,F(xiàn)針對這一技術(shù)的原理、使用和誤區(qū)進行探討。
一.固相萃取技術(shù)簡介
發(fā)展于上世紀70年代, 固相萃?。⊿olidPhaseExtraction簡稱SPE技術(shù)。由于其具有、可靠、消耗試劑少等優(yōu)點,許多領域取代了保守的液-液萃取而成為樣品前處理的有效手段。
這其實是引起使用不當?shù)闹饕从芍弧0裇PE小柱看作一根液相色譜柱, 一些傳統(tǒng)的介紹SPE書籍將其歸于一個液相色譜的原理。不如把它看成單純的萃取劑更合適,因為:液相色譜的重點在于分離,而SPE重點在于萃取。
二是富集, 固相萃取裝置在樣品處置中的作用分兩種:一是凈化。這兩種作用可能同時存在
其長處在于方便和消耗試劑少, 固體萃取和液-液萃取相比。短處在于批次間的重復性難以保證。出現(xiàn)這種情況的原因在于:液體試劑的重復性好,只要其純度可靠,不同年代的產(chǎn)品的物理化學性質(zhì)都是可靠的而固體萃取劑就算保證了純度外,還存在著顆粒度的差別,外形的差異等液體試劑不存在且難以衡量的因素,不同年代不同批號的萃取性質(zhì)可能會有較大的區(qū)別。
固相萃取應該在色譜分析的前處理上得到很好的應用:有機溶劑用得很少, 從理論上和廠家宣傳來看??膳刻幚順悠?,既可富集,又能除雜質(zhì),給人印象是前處理的革命性進步。然而現(xiàn)實情況,起碼在國內(nèi),雖然推廣了多年,實際應用還是相當有限。
與我使用方式和期望有關, SPE應用得不廣。也與它自身的局限有關。對于供應商來說,從經(jīng)濟利益動身,向來都是忽略固相萃取的局限與不足。固相萃取可以作為前處理手段的一個很好補充,但是使用時,一定要清醒知道到優(yōu)點和缺點,注意因地制宜,揚長避短。
二、固相萃取的應用優(yōu)勢
即用固相萃取會比普通的溶劑萃取更理想, 什么項目的前處置適合使用固相萃取技術(shù)。個人認為有以下幾種情況:
一)水中有機物的前處理。
用固相萃取的優(yōu)勢在于 此類慣例處置基本上是用與水不相溶的有機溶劑振蕩萃取。
1可以定量地重復前處理過程。
卻無法控制振蕩頻率, 溶劑振蕩的操作一般只能要求到控制時間的水平。強度,動作,知道,每個人的振蕩動作是不同的就是同一個人,也很難保證始終劃一的動作。所以說,溶液萃取的動作是不定量,不能重復的
比較容易堅持過柱和洗脫速度的均一和穩(wěn)定, 而在應用固相萃取時。因此,固相萃取的萃取過程是可以重復,可定量的
2現(xiàn)場處置。
但是一旦進入采樣瓶這個小環(huán)境中, 水中有機物的分析有一個長期困擾我瓶頸。即有機物在池塘水庫等環(huán)境中能堅持相對穩(wěn)定。就會迅速發(fā)生變化,所以很多水的有機物分析方法要求即采即分析,zui多不能超過4個小時,可一般的情況是從取水回到實驗室的時間就遠遠不止4小時了樣品發(fā)生了變化,分析結(jié)果的可靠性可想而知。
由于其設備簡單, 如果引入固相萃取技術(shù)。體積小,易于攜帶,*可以做到現(xiàn)場一邊采樣,一邊進行前處理。采樣者帶回實驗室的固相萃取柱,而不是水樣。這樣就能保證我處置的真正成份穩(wěn)定的水樣。
水的檢測中用固相萃取技術(shù)取代激進液液萃取還有相當?shù)墓ぷ餍枰鳎?nbsp; 從實際應用來說。目前尚不能*取代,但是其發(fā)展的前景很值得看好。
3有機試劑消耗量的減少。
如果用固相萃取, 處置水樣時。則只需要在洗脫時用到有機溶劑,用量比激進液液萃取要少數(shù)十倍以上。對于實驗者的人身維護和環(huán)境維護有著積極的意義。
二)批量生物材料的藥物成分萃取
主要是指在醫(yī)院中檢測血樣和尿樣時的前處理工作, 這是固相萃取在實際應用中比較成功的范例。由于對藥物成份的吸附是固相萃取的優(yōu)勢,加上樣品單一,組成固定,確定方法后很適合大規(guī)模批量的凈化操作。
三)免疫親和固相萃取。
可是不管是溶液萃取還是固相萃取, 萃取的理想狀態(tài)就是特異性富集或特異性排斥?;旧鲜窍嗨葡嗳艿膠ui多做到某一類”層次上的萃取,而無法達到某一種”層次的萃取。
可以利用其生物特異性選擇吸附, 固相萃取柱的基礎上加上免疫親和技術(shù)。能夠達到近于理論的萃取。
但是由于技術(shù)難度相對較高, 實際困難在于雖然其概念很好??晒玫母佟?/p>
三、固相萃取的應用局限性
1樣品局限性
必需將其先制備為液體形態(tài)才干進行固相萃取操作, 固相萃取不適于處置固體樣品。對于固體。這一點就遠不如液體萃取了
固相萃取也有其額外的苛刻要求, 即使是液體樣品。即液體必需潔凈度高,不能有懸浮物或其它固體顆粒,否則會在柱前形成堵塞,無法繼續(xù)過柱及洗脫操作。所以固體樣品要制備成液體,液體樣品還要過濾。相比來說,溶劑萃取就不存在這個麻煩,稍臟點也影響不大。
2結(jié)構(gòu)局限性
除了塑料管, 固相萃取柱的結(jié)構(gòu)很簡單。只有篩板和填料了就這簡單的結(jié)構(gòu),帶來了便當,也帶來了與生俱來的矛盾,一些我用溶劑萃取時永遠不會遇到矛盾。
矛盾1液面的問題。
洗脫等典型的固相萃取操作時, 當我進行活化、凈化。會使用不同溶劑,這時的操作要求在液面下降到篩板時換加不同溶劑,加得太晚,會使填料中干涸發(fā)生氣泡,影響結(jié)果的穩(wěn)定性(甚至會因為溶液的張力問題而使液面無法下降)相反,如果加得太晚,會使加入溶液和在篩板上的原有溶液混合,發(fā)生一個其實是不希望存在無法預料極性的新洗脫液,使結(jié)果的可靠性大打折扣。
說得容易做起來難, 加液加到篩板。如果單獨做一個樣品可以緊盯液面操作。但是批量操作時只會顧此失彼,固相萃取技術(shù)實用的一個重要意義就在于,其可以方便可靠地批量處理樣品,如果這個意義削弱的話,其實用性也就大大降低。
雖隱蔽卻無法回避。液面問題是制約固相萃取應用成功的主要瓶頸。
解決的方法有兩種。
每次都做到抽空溶液, *種解決方法是干脆不用理會液面的困擾。這種做法倒是不會發(fā)生篩板上的溶液混合的問題,但是又會出現(xiàn)一個新的問題,即填料看起來是抽干了但實際外表還是有數(shù)量不定的液體,每次干涸水平不一致,也無法重復。
這個方法比較, 另一種解決方法就是使用固相萃取器時用電導探針測試。但是也有一個新的問題,探針需要一個清洗過程,否則會有交叉污染的可能,而且有這類裝置的固相萃取器價格一般相當?shù)匕嘿F。且一個探針在同一時間只能探測一個樣品管,要同時監(jiān)測一批小柱則很困難。
矛盾2填料的裝填松緊問題。
但是對于固體填料, 用液體萃取時我歷來不用考慮整個溶劑的密度是否均勻。卻不能忽略這個問題。同一批次甚至同一包里的幾個小柱,加上相同溶液時,會發(fā)現(xiàn)液體過柱的速度是不均勻的總是有快有慢。
固相萃取小柱不可能采用類似填充液相色譜柱的勻漿高壓法, 由于生產(chǎn)工藝和成本的綜合考慮。所以填料的裝填松緊不均勻是必定的這就造成一個問題,由于液體流過的速度不一樣,每次加液的時間也會不一樣,有利于同步批次處置樣品。而且回收率也會不同??催^一些公司的所謂全自動固相萃取器,其原理都有一個假設,即每根小柱的流過速度應該一致,可惜,這真的假設――“假”設”想。
矛盾3填料的質(zhì)量穩(wěn)定問題
只要買的不是偽劣產(chǎn)品, 開啟一瓶二氯甲烷或丙酮時。就是不同公司的也可以放心使用,因為它萃取性能是穩(wěn)定可靠的而固相萃取則不同,就是同一公司的填料,每次的產(chǎn)品性質(zhì)還是有些許差異,不同公司的相差更大。而如果換一家公司的固相萃取柱或同一公司不同批次的小柱,都需要我把所有的項目做一遍質(zhì)量評估,那估計也沒有太多人愿意使用。
矛盾4不能加熱
可是由于固相萃取柱的套管是由塑料制造的一加熱就會變形, 一般的加熱行為可以改善吸附作用。所以只能做常溫操作。
3項目局限性
做得比較好的應用主要在處置藥物方面, 從各家供應商提供的資料來看。即分子量比較大,性質(zhì)比較穩(wěn)定的那些物質(zhì)。液體萃取的相似相溶理論已經(jīng)久經(jīng)考驗,而固相萃取靠的吸附與洗脫,已經(jīng)*不是經(jīng)典的萃取過程了并不是所有的項目都適合用。很多經(jīng)典的液體萃取實驗到現(xiàn)在也不能轉(zhuǎn)化到固相萃取,即使轉(zhuǎn)化,效果也不理想。
四、應用固相萃取技術(shù)時的注意事項。
1. 盡量慢。
面臨的一個問題就是液體應該以什么速率過柱流出, 用固相萃取時。經(jīng)驗是要想效果好,就要慢,盡量慢。
如果局部放大地看, 對于固相萃取柱中的填料。能夠看到其實它有很多的空隙,液體流通的渠道很多,如果流得快,相當比例的待測組分還來不及與填料充分作用就地從通道流失;所以要慢,給它一個充分作用的機會。
而采用再普通不過的重力法。利用重力的作用使液體向下流出。實驗速度上, 如何慢呢?一個竅門就是不要用配合抽氣機使用的所謂固相萃取器。重力法遠不如吸力法,但是實驗效果方面,重力法遠比吸力法優(yōu)勝,用吸力法只能得到譜帶吸附,用重力法卻能得到柱頭吸附,速度和效果兩者的平衡中,還是傾向于優(yōu)先保證好的效果。
一個3ml500mgC18小柱, 舉例來說。如果加甲醇活化,其甲醇全部流至篩板時間約為20分鐘,而在過樣品液時,25ml液體zui多2小時可以流完,而且用重力法如果得當,工作速率不一定比吸力法差很多。因為我可以充分利用空閑時間,用吸力法必須有人在旁邊守候,而重力法由于不需要用電,可以充分利用午休和晚上時間過柱,液體量大時接個堆疊接頭和延長管即可,安排好實驗步驟,工作效率一樣很高。另外,重力法不需要抽氣機和固相萃取器。
2. 盡量少。
有人為了提高提取效率, 固相萃取條件選擇上。盡量多加液體,或選擇填料量大的小柱,覺得大可不必如此。尤其在用重力法時,由于效率高,很多情況下是柱頭吸附,并不是所有的填料都在起作用,填料多了不只液體流出速度會更慢,而且在洗脫時的擴散會很明顯。
夠用就行, 因此建議。能保證效率時,填料盡量少,加液也不宜多。
3. 實驗條件不宜過分細化。
但是操作時只把它作為吸附萃取劑使用, 固相萃取從原理上是色譜分離。由于填料性質(zhì)、松緊常有差異,因此在實際實驗中不必因為追求效果的*化而設計出很復雜的洗脫程序。
應該盡量多利用現(xiàn)成的資料, 建立條件中。盡快地建立起體系,同時要對操作過于復雜的方法堅持警惕性,實驗效果,實驗速率和易操作性三者中取得平衡點。
4. 只用一次
很多物質(zhì)的吸附是不可逆的一次吸附, 固相萃取柱只用一次。因為從嚴格的意義上來說。無法洗脫,影響著下一次吸附,雖然有人做過重復利用的實驗,但是總體來說為了節(jié)省一點經(jīng)費而大大增加了結(jié)果的不可靠性和不確定性,很不合算的行為。
只用一次。如果想節(jié)省經(jīng)費可以從減少填料量和使用小容積管入手, 因此建議。盡量用堆疊接頭和延長管。
5. 慎用固相萃取器
推銷固相萃取器, 所有的供應商都會在推薦固相萃取柱的同時。zui簡單的固相萃取器也要幾千,如果貼個進口商標價格更要加幾倍,這樣的價格還不包括抽氣機。但是這樣的配置就是再加上調(diào)速開關,也很難得到好的結(jié)果,主要問題就是把小柱的不平行性放大了
建議:實在不適合重力法的才用固相萃取器。
應該說, 至于全自動固相萃取器。現(xiàn)在市面上還沒有比較理想、適合食品檢測的機器,主要問題就是無法解決一批小柱中液面下降不一致的問題,加上價格很昂貴,性價比也自然不高。帶液面測量的也不能對多批量的小柱同時檢測,且有交叉污染的危險。
倒是回避了密封的難題。 目前的全自動固相萃取器基本上是走重力法路線。
6. 不可忽視保守的液體萃取
總覺得它能取代液體萃取, 有些人在初次接觸固相萃取時。實際上就象毛細管電泳無法取代液相色譜一樣。固相萃取在某些場所比液體萃取合適,但是更多情況下,還是保守的液體萃取更可靠更合適。這一點從目前實驗技術(shù)的實際發(fā)展可以得到印證。
不要僅僅把它看作是一個提取過程, 關于液固萃取。從另一個角度來看,還是一個凈化過程,把固形干擾物排除凈化的過程。理解這一點,有助于我優(yōu)化選擇實驗方法。
7. 實用性是實驗設計勝利與否的zui終準繩
開始要考慮到其技術(shù)上是否*。而在實際運用中, 設計一個實驗時。zui終決定這個方法是否可行,否能夠存在關鍵是實用性。一個實驗方法不只要解決問題,而且能夠在人力,物力,財力三方面達到平衡,且滿足可持續(xù)、可重復操作的要求。
環(huán)保在線 設計制作,未經(jīng)允許翻錄必究 .? ? ?
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