主题:【讨论】提问帖(3.6):固相萃取过程中溶剂的选择

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微雨燕双飞
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固相萃取通常包括4个步骤:1. 活化 2. 上样 3. 淋洗 4. 洗脱,在每个步骤都要使用溶剂,那么针对每个步骤该怎样选择合适的溶剂呢?

迪马科技解答

选择溶剂
固相萃取一般有四个基本步骤:固定相活化、样品上柱、淋洗和分析物洗脱。

活化
活化的目的是创造一个与样品溶剂相容的环境并除去柱内所有杂质。通常需要两种溶剂来完成上述任务,第一个溶剂(初溶剂)用于净化固定相,另一个溶剂(终溶剂)用于建立一个合适的固定相环境使样品分析物得到适当的保留。每一活化溶剂用量约1-2mL/100mg 固定相。
无论固相萃取柱的来源或质量,未经活化都有可观的杂质存在。由于许多杂质能污染萃取后的分析物,故在样品萃取前必须除去这些杂质。除去杂质的最好方法就是用初溶剂,这样就可以除去所有可能与分析物一起洗出的物质;杂质除去不彻底,将导致最终色谱图上额外峰的干扰。
终溶剂不应强于样品溶剂,若使用太强的溶剂,将降低回收率。通常采用一个弱于样品溶液的溶剂不会有什么问题。在理想情况下,终溶剂应该与样品溶剂性质相似。例如,一个水样被HCl 调节到pH2,终溶剂(水)也应用HCl 调节到pH2。
值得注意的是,在活化的过程中和结束时,固定相都不能抽干,因为这将导致填料床出现裂缝,从而得到低的回收率和重现性,样品也没得到应有的净化。如果在活化步骤中出现干裂,所有活化骤都得重复。
在建立固相萃取方法时,柱的活化经常被忽视。其实不当的活化经常是低回收率、失败的样品净化或重现性差的来源。

上样
上样步骤指的是样品加入到固相萃取柱并迫使样品溶剂通过固定相的过程,这时分析物和一些样品干扰物保留在固定相上。为了保留分析物,溶解样品的溶剂必须较弱。如果溶剂太强,分析物将不被保留,结果回收率将会很低,这一现象叫穿漏(breakthrough)。尽可能使用最弱的样品溶剂,可以使溶质得到最强的保留或者说最窄的谱带。上样时若有强保留,洗脱所需溶剂量小,也可减少杂质的洗出量,只要不出现穿漏,允许采用大体积(0.5-1 L)的上样量。

淋洗
分析物得到保留后,通常需要淋洗固定相以洗掉不需要的样品组分,淋洗溶剂的洗脱强度是略强于或等于上样溶剂。淋洗溶剂必须尽量地弱以洗掉尽量多的干扰组分,但不能强到可以洗脱任何一个分析物的程度。溶剂体积可为0.5-0.8 mL/100 mg 固定相。淋洗步骤也能确保全部样品与固定相接触,因为上样时部分样品溶剂的小液滴可能还沾在管壁上,淋洗溶剂可把液滴全部洗入固定相。有时候淋洗步骤也许并不十分重要,但淋洗总能得到更干净的样品,从而得到更简单的谱图和更长的GC 或HPLC 柱寿命。

洗脱
淋洗过后,将分析物从固定相上洗脱。洗脱溶剂用量一般是0.5-0.8 mL/100 mg 固定相,而溶剂必须进行认真选择。溶剂太强,一些更强保留的不必要组分将被洗出来;溶剂太弱,就需要更多的洗脱液来洗出分析物,这样固相萃取柱的浓缩功效就会削弱。收集起来的洗脱液可以直接向色谱柱进样,也可以把它浓缩后溶于另一溶剂中进样和进一步净化。
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dahua1981
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固相萃取的一般操作程序分为如下几步。
    1. 活化吸附剂
    在萃取样品之前要用适当的溶剂淋洗固相萃取小柱,以使吸附剂保持湿润,可以吸附目标化合物或干扰化合物。不同模式固相萃取小柱活化用溶剂不同。
    ①反相固相萃取所用的弱极性或非极性吸附剂,通常用水溶性有机溶剂,如甲醇淋洗,然后用水或缓冲溶液淋洗。也可以在用甲醇淋洗之前先用强溶剂(如己烷)淋洗,以消除吸附剂上吸附的杂质及其对目标化合物的干扰。
    ②正相固相萃取所用的极性吸附剂,通常用目标化合物所在的有机溶剂(样品基体)进行淋洗。
    ③离子交换固相萃取所用的吸附剂,在用于非极性有机溶剂中的样品时,可用样品溶剂来淋洗;在用于极性溶剂中的样品时,可用水溶性有机溶剂淋洗后,再用适当pH值,并含有一定有机溶剂和盐的水溶液进行淋洗。
    为了使固相萃取小柱中的吸附剂在活化后到样品加入前能保持湿润,应在活化处理后在吸附剂上面保持大约1ml 活化处理用的溶剂。
    2. 上样
  将液态或溶解后的固态样品倒 入活化后的固相萃取小柱,然后利用抽真空(图10-2-17),加压(图10-2-18)或离心(图10-2-19)的方法使样品进入吸附剂。
上样溶剂的选择选择:a.能使样品完全溶解;b.在洗脱时不至于析出样品;此外还要考虑对柱子不要有损害等






  3. 淋洗和洗脱
  在样品进入吸附剂,目标化合物被吸附后,可先用较弱的溶剂将弱保留干扰化合物洗掉,然后再用较强的溶剂将目标化合物洗脱下来,加以收集。淋洗和洗脱同前所述一样,可采用抽真空,加  或离心的方法使淋洗液或洗脱液流过吸附剂。
  如果在选择吸附剂时,选择对目标化合物吸附很弱或不吸附,而对干扰化合物有较强吸附的吸附剂时,也可让目标化合物先淋洗下来加以收集,而使干扰化合物保留(吸附)在吸附剂上,两者得到分离。图10-2-20 给出了两种方法的示意图。在多数的情况下是使目标化合物保留在吸附剂上,最后用强溶剂洗脱,这样更有利于样品的净化。图10-2-21 给出了固相萃取所采用的一般程序示意图。
对于反相模式和正相模式,应在不影响回收率的前提下,增大淋洗液洗脱的强度并降低洗脱液的洗脱强度。
对于反相模式,可将目标化合物的水溶液上样,然后依次用5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100% 的甲醇水溶液洗脱,分别收集洗脱液分析,建立淋洗曲线,找出目标化合物被洗脱时的溶剂体系,淋洗液中甲醇的含量应稍低于目标化合物恰好被洗脱时的溶剂体系,而洗脱液中甲醇的含量应稍高于目标化合物恰好被完全洗脱时的溶剂体系;当纯甲醇不能洗脱目标化合物时,应试验甲醇- 甲基叔丁基醚混合溶液的洗脱曲线;对于某些既不溶于水也不溶于甲醇的离子型化合物,可以在溶剂体系中加入酸或碱。
对于正相体系,可将目标化合物的正己烷溶液上样,然后依次用5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100% 的正己烷甲基叔丁基醚溶液洗脱,分别收集洗脱液分析,建立淋洗曲线,找出目标化合物被洗脱时的溶剂体系,淋洗液中甲基叔丁基醚的含量应稍低于目标化合物恰好被洗脱时的溶剂体系,而洗脱液中甲基叔丁基醚的含量应稍高于目标化合物恰好被完全洗脱时的溶剂体系。
C 对SPE 柱进行合理的处理
SPE 柱中的吸附剂可能存在少量干扰物,有效地活化可以避免这些干扰物进入洗脱液,活化溶液应选择整个操作中洗脱强度最强的溶剂体系;在反相模式中,从样品溶液到洗脱液主要涉及0%-100% 甲醇水溶液,所以活化溶液应选纯甲醇,当目标化合物需要用甲醇-甲基叔丁基醚混合液洗脱时,活化溶液应选甲基叔丁基醚;在反相模式中,从样品溶液到洗脱液主要涉及0%-100% 正己烷- 甲基叔丁基醚溶液,所以活化溶液应选纯甲基叔丁基醚。
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2012/3/6 16:52:58 Last edit by dahua1981
dahua1981
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5 净化效果不理想
A 净化模式的改进
通常而言采用保留目标化合物的模式比保留杂质的模式净化效果好,如果正在分析的项目为某一种或某一类化合物分析,最好是采用保留目标化合物的净化模式;举一个简单的例子,同样是分析蔬菜中的多菌灵和噻菌灵( 一类碱性农药),使用阳离子交换柱可以专一性地保留这些农药,使它们基本与干扰物完全分离,而使用正相吸附剂或石墨化碳黑进行保留干扰物的操作仅能把主要的干扰物除去,仍有较多干扰物存留。
另外,如果不止一种SPE 柱可用于目标化合物的净化时,应挑选选择性好的吸附剂;选择性方面,离子交换>正相>反相。
B 淋洗液和洗脱液的优化
对于反相模式和正相模式,应在不影响回收率的前提下,增大淋洗液洗脱的强度并降低洗脱液的洗脱强度。
对于反相模式,可将目标化合物的水溶液上样,然后依次用5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100% 的甲醇水溶液洗脱,分别收集洗脱液分析,建立淋洗曲线,找出目标化合物被洗脱时的溶剂体系,淋洗液中甲醇的含量应稍低于目标化合物恰好被洗脱时的溶剂体系,而洗脱液中甲醇的含量应稍高于目标化合物恰好被完全洗脱时的溶剂体系;当纯甲醇不能洗脱目标化合物时,应试验甲醇- 甲基叔丁基醚混合溶液的洗脱曲线;对于某些既不溶于水也不溶于甲醇的离子型化合物,可以在溶剂体系中加入酸或碱。
对于正相体系,可将目标化合物的正己烷溶液上样,然后依次用5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100% 的正己烷甲基叔丁基醚溶液洗脱,分别收集洗脱液分析,建立淋洗曲线,找出目标化合物被洗脱时的溶剂体系,淋洗液中甲基叔丁基醚的含量应稍低于目标化合物恰好被洗脱时的溶剂体系,而洗脱液中甲基叔丁基醚的含量应稍高于目标化合物恰好被完全洗脱时的溶剂体系。
C 对SPE 柱进行合理的处理
SPE 柱中的吸附剂可能存在少量干扰物,有效地活化可以避免这些干扰物进入洗脱液,活化溶液应选择整个操作中洗脱强度最强的溶剂体系;在反相模式中,从样品溶液到洗脱液主要涉及0%-100% 甲醇水溶液,所以活化溶液应选纯甲醇,当目标化合物需要用甲醇-甲基叔丁基醚混合液洗脱时,活化溶液应选甲基叔丁基醚;在反相模式中,从样品溶液到洗脱液主要涉及0%-100% 正己烷- 甲基叔丁基醚溶液,所以活化溶液应选纯甲基叔丁基醚。
6 流速过低
可能原因    改进办法
样品溶液含有较多颗粒杂质,堵塞了筛板    上样前对样品溶液进行离心或过滤
样品溶液黏度太高    用合适的溶剂对样品进行稀释
SPE 柱柱床太高,对液体的阻力过大    使用固相萃取仪,并在液体路出口减压
在液体入口加压

shangjika
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1. 柱子活化:反相萃取柱常用水溶性有机溶剂,然后用水或缓冲溶液淋洗;正相萃取柱常用目标化合物所在的有机溶剂(样品基体)进行淋洗。
2. 上样:主要考虑溶剂能将样品完全溶解。
3. 淋洗:主要考虑溶剂能去除杂质物,且与目标物不互溶不反应。
4. 洗脱:对目标物溶解性大、不反应,能较好地较快的将目标物洗脱;

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dahua1981
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大家参与的积极性不是很高啊
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微雨燕双飞
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原文由 dahua1981(dahua1981) 发表:
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多谢您的建议
arvid2007
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基本都是大华的天地,大家咋有积极性呢,大华要适当让其他人表现一下啊
水星
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大家参与的积极性不是很高啊
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迪马有你一个就够了
水星
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基本都是大华的天地,大家咋有积极性呢,大华要适当让其他人表现一下啊

所有的问答题,dahua的回复已经够完整的了。我们也不好意思再回答啊
yifan1117
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