专利名称：一种适用于气相色谱分析的针式萃取装置及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种用于气相色谱分析的针式萃取装置及使用方法，更确切地说就是开发一种集采样、萃取、浓缩富集于一体的新型样品前处理技术，用于挥发和半挥发性有机 化合物的分析。本发明属于分析化学技术领域，所述的装置可应用于环境分析。
背景技术：
固相萃取(solid phase extraction, SPE)和固相微萃取(solid phasemicroextraction, SPME)是目前较为先进的样品前处理技术，这两种技术是基于吸附 剂萃取而发展起来的。固相萃取是利用吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的 基体和干扰物质分离，再用洗脱液洗脱，最终达到分离和富集目标化合物的目的。与液液萃 取(liquidliquid extraction, LLE)相比，SPE技术有很多优点需要的溶剂量小，操作简 便，环境污染小，价格低廉。目前，该技术已经被广泛应用于医药、环境、食品、农业等各个领 域。但是，它也有一些缺点，比如目标化合物的回收率和精密度较低，不适合微量成分分 析。SPME是基于SPE技术在90年代初发展起来的一种新型萃取技术，它是一种无溶剂萃 取技术。该技术集采样、萃取、浓缩富集于一体，在实现装置的自动化，微型化等方面有了很 大的改进。然而SPME也有一些局限性，例如目标化合物富集量小，萃取头容易折断，价格高等。为了适应分析仪器的微型化、自动化的发展趋势，准确度高，简单省时，无溶剂的 新型萃取技术的研究，正在成为分析化学领域的前沿课题之一，也是倡导绿色化学理念的 任务要求。近年来，一些新型萃取技术的研究和发展正在不断地应用到分析化学和其它领 域。基于吸附剂萃取技术的研究有很多报道，2001年，Lipinski [Lipinski J, "Automated solid phase dynamic extraction-Extraction of organics usinga wall coated syringe needle"Fresenius J. Anal. Chem. 2000,367 445-449.]开发了固相动态萃取技术 (solid phase dynamic extraction，SPDE)，并将具有吸附材料涂层的针式萃取装置应用于 杀虫剂的萃取，考察了各种影响萃取的参数条件。与传统的SPME技术相比，针式萃取装置具有以下几个明显优势⑴对目标化合 物的富集能力强；(2)样品处理通量高；(3)回收率，准确度和精密度高；(4)容易实现样品 处理和仪器分析的自动化；(5)机械强度高，不容易损坏，使用寿命长。

发明内容
本发明的目的是提供一种适用于痕量挥发性有机化合物(volatileorganic compound, V0C)和半挥发性有机化合物(semi-volatile organiccompound, SV0C)取样、萃 取、浓缩的针式萃取装置及其使用方法。该装置克服了现有萃取技术中出现的选择性差、富 集能力低、机械强度差等缺点，并且能够与气相色谱联用，使用方便，为痕量气体的准确分 析与检测提供了 一项新型的萃取技术。本发明提供的一种针式萃取装置，其特征在于所述的萃取装置包括一个耐高温的不锈钢针头，针头的末端是平口的，它的另一端针座能够与可换针头式气密型注射器连接； 针筒的内部填充一段吸附剂作为萃取媒介。其中吸附剂可使用商业吸附剂或采用分子印 迹技术自行合成，用于对目标物质进行高选择性萃取。吸附剂典型的填充长度是10-50mm， 吸附剂两端由耐高温的玻璃棉固定，填充后应保证针管中的吸附剂具有通气性，以便气体 样品能够通过吸附剂微球被其选择性吸附；萃取操作完成后，可直接借助于气相色谱的进 行口，惰性气体做载气的情况下，在气化室进行充分的热解吸，进而实现气相色谱分离和检 测；当无法实现现场检测时，可用特氟纶封头对装置两端进行密封，封住所吸附的气体，保 存后可进行后续分析检测。
具体而言，在进行样品萃取前，首先将针式萃取装置插入热解吸装置或气相色谱 进样口，在气化室对装置进行老化I-IOmin ；冷却后将萃取装置的针座端与气体泵或者气 密性注射器连接，针尖部分插入到气体采样袋或者其他样品采集装置，开启气体泵或者拉 动气密性注射器对样品实施萃取，萃取体积根据实际需要而定；萃取完成后，将针式萃取装 置取下，立即与可换针头式小体积气密型注射器连接，该注射器预先吸取少量的惰性气体， 将针式萃取装置插入到气相色谱进样口，同时推动注射器推杆，使目标萃取物在惰性气体 和气化室高温条件下实现热解吸；被萃取的物质经过气相色谱分离后得以检测。本发明与现有的固相微萃取装置相比，具有样品处理通量高，富集能力强，容易实 现仪器分析的自动化等优点。另外，该装置可以克服固相微萃取纤维萃取头脆弱易断的缺 点，使用寿命大大增加。


图1为本发明针式萃取装置结构示意图。图2为针式萃取装置与大体积注射器连接萃取样品示意图。图3为萃取完成后将萃取装置与小体积注射器连接示意图。图4为针式萃取装置与气相色谱联用进行热解吸及分析示意图。图5为应用本发明萃取痕量苯系物后分析的气相色谱图。图中1-耐高温不锈钢针头；2-萃取吸附剂；3-耐高温玻璃棉；4-针座；5-大体 积气密性注射器；6-气体采样袋或收集装置；7-小体积气密性注射器；8-惰性气体；9-气 化室；10-气相色谱。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明的使用情况和特点进一步说明。图1为本发明针式萃取装置结构示意图。该装置由一个21G标准规格的不锈钢针 头、填充吸附剂及固定吸附剂的玻璃棉构成。图2为针式萃取装置与大体积注射器连接萃取样品示意图。下面以萃取低浓度的 四种苯系物标准气体为例对萃取过程进行详细说明。使用惰性气体配制痕量的苯、甲苯、乙 苯、邻二甲苯的标准气体于气体采样袋中，将针式萃取装置的针座4与简易气体泵或者大 体积气密性注射器5连接，针尖插入到气体采样袋6中，开启气体泵或者拉动注射器推杆， 使采样袋中的标准气体通过吸附剂，四种目标成分被吸附剂所吸附。如图3所示，萃取完成后，取下大体积注射器5，更换为预先吸取少量惰性气体8的小体积气密性注射器7，准备与气相色谱10联用进行热解吸和分析。如图4所示，将图3中的组合装置插入到气相色谱10的进样口，推动注射器7的推 杆使惰性气体通过吸附剂，同时借助于气化室9的高温实现对四种目标物质的热解吸。解 吸后的四种物质通过气相色谱柱分离后得以检测。 图5所示的实施例中，使用氮气配制浓度仅为5ng/mL如前所述的四种苯系物的混 合物，使用本发明的针式萃取装置萃取50mL后，直接与气相色谱联用进行分析测定，其气 相色谱图如图5所示。图5中1-苯；2-甲苯；3-乙苯；4-邻二甲苯。
权利要求
一种用于气相色谱分析的针式萃取装置，其特征在于①所述的针式萃取装置由一个耐高温全不锈钢针头(1)、填充用固相吸附剂(2)、将吸附剂封入针筒的玻璃棉(3)构成。②所述的针头(1)的末端部分是平口的，它的另一端针座(4)可以与可换针头式气密型注射器(5或7)连接，以方便进行采样和解吸操作。③所述的针头两端能够用特氟纶封头密封，以便储存样品。
2.如权利要求1所述的针式萃取装置，其特征在于不锈钢针头(1)的内径为0.51mm， 外径为0. 82mm,以适于刺穿气相色谱进样口衬垫进入气化室进行解吸。
3.如权利要求1所述的针式萃取装置，其特征在于不锈钢针头(1)的针管长度为 80mm,以方便样品采集。
4.如权利要求1所述的针式萃取装置，其特征在于采用的固相萃取媒介为商业吸附剂 或者自行合成的分子印迹聚合物。
全文摘要
本发明涉及一种适用于气相色谱分析的针式萃取装置及使用方法。该萃取装置由一个耐高温的不锈钢针头及填充于针筒内部的一段吸附剂组成，吸附剂作为萃取媒介用于吸附痕量的挥发性或半挥发性有机化合物，使用耐高温的玻璃棉将吸附剂微球固定于针筒内部。装置的针座能够与简易气体泵或可换针头式气密型注射器连接，实现对目标物质的萃取和浓缩。萃取完成后，将装置与气相色谱联用，在惰性气体做载气和气化室的高温条件下实现热解吸，进而在气相色谱中得以分离和检测。该装置也可以通过使用特氟纶封头对装置两端密封而实现样品储存，在不能现场检测情况下，保存样品进行后续分析。本发明可应用于分析化学领域痕量气体样品的快速萃取。
文档编号G01N30/06GK101871921SQ20101021590
公开日2010年10月27日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者娄大伟, 孙大志, 李忠玉, 杨英杰, 欧俊杰, 祝波, 蒲平立, 谭乃迪, 黄光 申请人:娄大伟;吉林化工学院