固相萃取技術

液液分配（LLE）有許多局限性，例如需要大量不互溶溶劑；樣品處理步驟復雜；樣品回收率和精密度不理想；處理過程中乳液的形成，和溶劑蒸發時產生的樣品損失等等。

固相萃取（SPE）主要用于樣品分析前的凈化或濃縮富集。與傳統的液-液萃取相比，由于其采用了高效、高選擇性的固定相，能顯著減少溶劑用量，簡化樣品預處理過程，同時所需費用也有所減少，一般來說，固相萃取所需時間為液-液萃取的1/12，費用為液液分配的1/5。

固相萃取能用于氣相色譜、液相色譜、紅外光譜、質譜、核磁、紫外和原子吸收等各種分析方法的樣品預處理。正因為固相萃取柱獨特的性能，自70年代問世以來，其全球需求量迅速增長。

總的來講，固相萃取法改進了樣本制備技術：

（1）可批量進行；（2）節省時間；（3）減少溶劑使用和廢物產生；（4）多種鍵合固定相選擇性；（5）可富集痕量分析物；（6）可消除乳化現象；（7）易于自動化；（8）回收率高、重現性好。

一個固相萃取柱由三部分組成：（l）柱管；（2）燒結墊；（3）固定相。

柱管由血清級的聚丙烯制成，一般做成注射器形狀。一些廠家也提供玻璃的柱管。柱管下端有一突出的頭，此頭的尺寸已標準化，可用于各種不同的固相萃取多管真空裝置。

燒結墊除能固定固定相外，也能起一些過濾作用。聚乙烯是常見的燒結墊材料，對于特殊要求也可采用特氟隆或不銹鋼片。

固定相是固相萃取柱中最重要的部分。最常見的固相萃取固定相是鍵合的硅膠材料。一般采用孔徑60A不規則形狀的40u硅膠微粒作為原材料，然后將各種官能團鍵合上去。也有一些非硅膠基質的固定相被廣泛應用。

其一般操作步驟是：液態或溶解后的固態樣品倒入活化過的固相萃取柱，然后利用抽真空、加壓或離心等方式使樣品進入固定相。為了同時處理多個樣品，往往需要一個固相萃取柱多管真空裝置。一般來說，固相萃取柱將保留所需要的組分和類似的其他組分，并盡量減少不需要的樣品組分的保留。

弱保留組分的樣品可用一溶劑沖洗掉，然后用另一溶劑把感興趣的分析物從固定相上洗脫下來。另外，也可讓感興趣的組分（分析物）直接通過固定相而不被保留，同時大部分干擾物質被保留在固定相上，從而得到分離。在多數情況下，使分析物得到保留更有利于樣品凈化。

固相萃取柱類型

1、 鍵合相技術（固相分配柱技術）

2、 固相吸附柱技術

在細的、分散的載體（或固定相）表面涂有一層與流動相互不相溶的固定液或化學鍵合相，當液體流動相流經固定相時，由于有很大的界面，使分析物和提取物在兩相間按分配系數分配。

分析物與提取物的分離能力取決于：

1、兩相間極性的差異。

2、物質在兩相間的親和力和溶解度。

固定相：涂漬在惰性載體上的液體或化學鍵合在載體上的各種有機基團。

流動相：與固定相互不相溶的液體。流動相中的樣品組分在兩相間進行平衡分配，由于樣品組分在兩相中的相對溶解度不同，以不同的速度流出色譜柱而得到分離。

選擇適宜的固定相和流動相，可對非常廣泛樣品類型進行分離。

目前常用的多為化學鍵合固定相，是利用化反應的方法，通過化學鍵把不同極性化合物鍵合到載體表面。先將硅膠進行酸洗、中和、干燥活化，使其表面保持自由硅醇基，如酯化鍵合，又如聚合鍵合固定相：

R為十八烷基（-C18），辛烷基（-C8），苯基（C6）或C2等，采用極性強的溶劑做流動相，如水、甲醇、乙腈等。R也可以是CN、苯基等基團，采用極性弱的溶劑為流動相。

正相色譜與反相色譜的區別可用下表來說明：

固定相的分離選擇性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和樣品溶劑的性質。

分析物的極性與固定相極性非常相似時，可得到分析物的最佳保留，兩者極性越相似保留越好，所以要盡量選擇極性相似的固定相。正相固定相如CN、Si、NH₂ 都是極性的，用來保留（萃取）極性物質。而C18、C8、C2、PH等都是反相固定相，用來保留（萃取）非極性分析物。當分析物極性適中時，正、反相固定相都可使用。

固定相的選擇還受樣品溶劑強度的制約，弱溶劑會增強分析物在吸咐劑上的保留，樣品溶劑強度相對該固定相應該較弱。

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小。對于正相固定相，溶劑強度隨其極性增加而增加。對于反相固定相，溶劑強度隨其非極性增加而增加。常用的溶劑有水、甲醇、異丙醇和乙腈，有時也用丙酮和二氯甲烷。

固相萃取的四個步驟

1、柱子預處理conditioning（固定相活化）（Column solvation/pre-equilibration）

活化的目的是創造一個與樣品溶劑相容的環境并去除柱內所有雜質。通常需要兩種溶劑來完成上述任務，第一個溶劑（初溶劑）用于凈化固定相，另一個溶劑（終溶劑）用于建立一個合適的固定相環境使樣品分析物得到適當的保留。每一活化溶劑用量約為1～2ml/100mg固定相。

終溶劑不應強于樣品溶劑，若使用太強的溶劑，將降低回收率。通常采用一個弱于樣品溶液的溶劑不會有什么問題。值得注意的是，在活化的過程中和結束時，固定相都不能抽干，因為這將導致填料床出現裂縫，從而得到低的回收率和重現性，樣品也沒得到應有的凈化。如果在活化步驟中出現干裂，所有活化步驟都得重復。

2、上樣load sample（Apply sample）

上樣步驟指樣品加入到固相萃取柱并迫使樣品溶劑通過固定相的過程，這時分析物和一批樣品干擾物保留在固定相上。

為了保留分析物，溶解樣品的溶劑必須較弱。如果溶劑太強，分析物將不被保留，結果回收率將會很低，這一現象叫穿漏（breakthrough）。盡可能使用最弱的樣品溶劑，可以使溶質得到最強的保留或者說最窄的譜帶。只要不出現穿漏，允許采用大體積的上樣量（0.5～1L）。

有時候固體樣品必須用一個很強的溶劑進行萃取，這樣的萃取液是不能直接上樣的。所以萃取液要用一個弱溶劑稀釋以得到一個合適的溶劑總強度進行上樣。例如一個土壤樣品，采用50%甲醇萃取，得到2ml萃取液，用8ml水稀釋，得到10%的甲醇溶液，這樣就可以直接上反相固相萃取柱而不存在穿漏問題。

3、淋洗Rinse（Interference elution）

分析物得到保留后，通常需要淋洗固定相以洗掉不需要的樣品組分，淋洗溶劑的洗脫強度是略強于或等于上樣溶劑。淋洗溶劑必須盡量地弱以洗調盡量多的干擾組分，但不能強到可以洗脫任何一個分析物的程度。溶劑體積可為0.5～0.8ml/100mg 固定相。

淋洗時不宜使用太強溶劑，太強溶劑會將強保留雜質洗下來。使用太弱溶劑，會使淋洗體積加大。可改為強、弱溶劑混用；但混用或前后使用的溶劑必須互溶。

4、洗脫Analyte Elution

淋洗過后，將分析物從固定相上洗脫，洗脫溶劑用量一般為0.5～0.8ml/100mg固定相。而溶劑必須進行認真選擇，溶劑太強，一些更強保留的不必要組分將被洗出來；溶劑太弱．就需要更多的洗脫液來洗出。