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四氯乙烯前处理方法研究现状

发布时间:2015-10-31 10:25  来源:  作者:

    目前,高效、准确的样品前处理技术较多,与实验内容相关的前处理技术:溶剂萃取法、顶空法(Headspace,HS)、吹扫-捕集法(Purge-and-trap,P&T)、固相微萃取法(Solid-Phase Micro-extraction,SPME)。

    1.溶剂萃取法 

    溶剂萃取法是以疏水性溶液为萃取剂,以“相似相溶原理”为基础,运用待测物质在萃取剂与水溶液之间的分配系数不同,将水溶液中有机物质转移到萃取溶剂中,从而达到分离、浓缩、提纯的目的。

    溶剂萃取法主要采用分液漏斗等简单玻璃仪器,其操作方便、可靠、重复性较好。国内外分离富集水样中的卤代烃时,多优先考虑溶剂萃取法。但传统的溶剂萃取法存在诸多弊端:在样品处理过程中,操作方便但不简便,步骤繁琐,且费时;在提取过程中,需消耗大量有毒有机溶剂,对操作人员健康造成一定伤害;由于有机溶剂容易产生挥发性气体,存在易燃、易爆的安全隐患,同时还易对环境造成污染;样品的回收率、精密度均不高等。 

    ①加速溶剂萃取(Accelerated Solvent Extraction,ASE) 

    加速溶剂萃取法是一种处理固体、半固体样品的新型方法,该方法是在 50-200℃的高温条件和 10.3-20.6MPa 的高压条件下进行的。它具有溶剂用量很少、快速、回收率高等特点。目前,加速溶剂萃取法已被美国 EPA 列为标准的前处理方法之一(EPA 3545),并将其广泛用于药物、食品、纺织品等领域的样品前处理。 

    Ouyang利用加速溶剂萃取法的前处理方法和在线凝胶渗透色谱、气相色谱与质谱联用的检测技术测定了蔬菜、水果中的 22 种农药残留。Ottonello利用加速溶剂萃取的前处理方法和气相色谱与质谱联用的检测技术测定了四个地区的鱼类中 18 种多氯联苯。Lu先采用加速溶剂萃取法提取样品,再利用涡流辅助液相微萃取进行萃取和浓缩,通过气相色谱与质谱联用技术进行检测,测定纺织品、皮革中的富马酸二甲酯。

    ②超声波辅助提取(Ultrasound-assisted Extraction,UE) 

    超声波辅助提取技术是在超声波作用下使物质中有效成分快速地进入溶剂中,其基本原理是通过超声波辐射产生空化、扰动等效应,提高待萃取物质和萃取溶剂的分子运动频率和速度,使待萃取物质更易被萃取出。超声波辅助提取技术萃取技术可以提取极性和非极性化合物,具有设备简单、快速、高效等优点。因此超声波辅助提取技术已在蔬菜、水果、茶中的天然药物或有害物质提中广泛应用。例如 Bizkarguenaga利用超声波辅助萃取技术测定了土壤和蔬菜中残留的多联苯醚;Zou利用超声波辅助提取法从芒果叶中提取的有效芒果苷。

    2.吹扫捕集法(Purge-and-trap,P&T) 

    由于挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOC)的沸点较低,挥发性高,而且在地表水、地下水和饮用水中的含量较低,因此需要适当的进行富集浓缩,目前各国通用的是吹脱捕集法和直接顶空进样技术。 

    吹扫捕集法(P&T)又名动态顶空法,是将 He、N2等惰性气体通入样品中,利用气流把样品中的挥发性物质吹脱出来,同时用捕集剂捕集吹出物质的方法。具体步骤如下:步,向捕集剂中通入载气(He 或 N2)并加热;第二步,将挥发性组分从捕集剂上吹脱出来;第三步,把挥发性组分导入 GC 中进行测定。常用多孔聚合物微球、硅胶、GC 色谱柱的填料、活性炭等作为捕集剂。在实际操作过程中,样品性质(包括吸附剂性质和待测物性质)、温度(包括样品温度和解吸温度)、时间(包括吹扫时间和解吸时间)、吹扫捕集气流速等均会对捕集效果产生一定影响。该方法虽然灵敏度高,但也具有诸多不足:影响因素多、装置复杂、操作繁琐、样品易起泡和交叉污染等。

    吹扫捕集法(P&T)常与气相色谱联用,广泛应用于检测水、土壤、植物、食品、化妆品中的挥发性有机物。Ueta在吹扫捕集法的基础上加入针型装置,使其能快速检测水中 23 种挥发性有机物样品。Cao用吹扫捕集法捕集白芷中的挥发性有机物,采用二维气相色谱(飞行时间)与质谱联用技术进行检测,从而鉴定白芷是否为硫磺熏蒸。Chienthavorn用含有单片吸附剂的吹扫捕集法检测蜂蜜中农药残留。

    3.静态顶空法(Headspace,HS) 

    静态顶空法是将待测样品置于顶空瓶中,然后把顶空瓶封闭,置于恒温条件下一定时间,待气液两相达到平衡后,取上层空间中的气相部分作为待测组分,利用 GC 或 GC-MS 中进行检测的方法。该方法与 P&T 法相比:灵敏度较低(ppb级)、操作简单、成本低、易于自动化。HS 与 P&T 均采用的是气液两相平衡的方法,都是检测水中四氯乙烯的标准方法。就检测四氯乙烯而言,HS 方法简单,易于操作,但影响因素较多:实验条件需严格控制;对待测物的富集作用较小;灵敏度较低等。针对以上问题,Snow研究了提高静态顶空萃取灵敏度的新技术,Reid优化了顶空气相色谱仪的仪器条件和排除额外柱带宽,有效的提高了灵敏度。 

    静态顶空法在挥发性有机物的检测中应用十分广泛,例如纺织品、水、植物、食品、药品等。Sherlach用 GC-MS 对织物中的 PCE 进行定量研究。实验过程中:用甲醇做溶剂,峰面积计算 PCE 浓度,标准物质校准数据,外标法定量。样品为 100%的羊毛、聚酯纤维、棉和桑蚕丝,分别在维吉尼亚北部七家不同的干洗企业干洗 1 到 6 次。Sherlach为了研究 PCE 在提取溶剂和开放的空气中减少的动力学过程,作了附加实验,他们发现羊毛、聚酯纤维、棉中的 PCE大于微摩尔水平,这些水平在干洗周期内逐次增加,这些织物中的 PCE 在空气包围的条件下缓慢挥发且丝中不容易残留 PCE。测量不同干洗店和织物类型的差异表明:更有力的监测 PCE 残留量是有必要的。 

    4.固相微萃取(Solid-Phase Micro-extraction,SPME) 

    1989 年,加拿大滑铁卢大学 Pawliszyn 教授研究组次提到了固相微萃取技术。它是一种新型的样品前处理方法,无需溶剂,集取样、富集于一身,实现了真正意义上的固相萃取。第二年,Arthur 和 Pawliszyn 便利用注射器改装了个固相微萃取装置。SPME 方法属于动态平衡,存在吸附、解吸两个步骤。其中,吸附过程遵循“相似相溶”原则,解吸过程因分离仪器而异。若与 GC 联用,则直接将装置插入进样口,推出萃取纤维头进行热脱附即可;若与 HPLC 联用,则需采用少量解吸剂进行脱附后方可导入气相色谱进行分析。

    固相微萃取技术是美国材料与试验协会(American Society of Testing Materials,ASTM)推荐的标准前处理方法之一,常用于检测样品中有机污染物,例如有机农药、多环芳烃、多氯联苯、酚类化合物等。Cervera等利用顶空固相微萃取气相色谱串联质谱(三重四级杆分析器)分析了水中的挥发性有机物。Pandey 等对比分析了直接进样和固相微萃取装置进样对测量挥发性有机物的影响。Ouyang等运用固相微萃取在生命系统中进行无损取样。 

    SPME 解决了服装面料中四氯乙烯的取样问题,克服了样品在使用顶空法过程中不可以富集、浓缩的固有缺点。与传统的样品预处理方法相比,SPME 具有仪器设备简单,无需溶剂,灵敏度高,样品需要量少等诸多优点。若采用顶空固相微萃取(HS-SPME)与 GC 联用测定痕量四氯乙烯,不仅可以加快分析速度,更可以提高灵敏度。 

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