快速溶剂萃取原理及应用----27e03898-ad29-11ec-a7d8-7cb59b590d7d快速溶剂萃取的原理和应用加速溶剂萃取原理及应用牟世芬中国科学院生态环境研究中心北京100085（迪奥尼克斯中国有限公司应用研究中心，北京100085）电子邮件：shifenm@mailrcessaccn加速溶剂萃取是一种新型的样品预处理技术。本文详细论述了该技术的基本原理、影响因素、突出优点及应用。加速溶剂萃取；道德原则应用图分类号：x13theprincipleandapplicationofacceleratedsolventextractionmoushifenresearchcenterforeco-environmentalsciences,chineseacademyofscience,beijing100085,chinaapplicationandresearchcenterofdionexchinacoltd,beijing100085,chinaabstractacceleratedsolventextractionisanoveltechniquetopretreatsamplesinthispaper,theprinciple,influencefactors,advantagesandapplicationsinallkindsoffieldsarediscussedindetailkeywordsacceleratedsolventextraction;principle;application前言复杂样品的前处理，常常是现代分析方法的薄弱环节，在以往的数年中，人们做了多种尝试以期找到一种高效、快捷的方法以取代传统的萃取法，例如，自动索氏萃取、微波消解、超声萃取和超临界萃取等。值得注意的是，以上各法无论是自动索氏萃取，还是超临界流体萃取等，都有一个共同点，即与温度有关。在萃取过程中，通过适当提高温度，可以获得较好的结果。例如，在自动索氏萃取中，由于萃取时是将样品浸入沸腾的溶剂之中，因此，其萃取速度和效率较常规索氏萃取法快且溶剂用量少。超临界流体萃取可通过提高萃取时的温度使其回收率得到改善。而微波萃取则是利用一种可以施加压力的容器，将溶剂加热到其沸点之上，来提高其萃取的效率。虽然以上各法与经典的索氏法相比已有了很大的进步，但有机溶剂的用量仍然偏多，萃取时间较长，萃取效率还不够高[1]。近几年来，richter等介绍了一种全新的称之为加速溶剂萃取的方法acceleratedsolventextraction,简称ase[2,3]。该法是一种在提高温度和压力的条件下，用有机溶剂萃取的自动化方法。与前几种方法相比，其突出的优点是有机溶剂用量少、快速、回收率高。该法已被美国epa（环保局）选定为推荐的标准方法（标准方法编号3545）[1,4]。加速溶剂萃取原理加速溶剂萃取是在较高的温度（50-200）和压力1000-3000psi103-206mpa下用溶剂萃取固体或半固体样品的新颖样品前处理方法。1在提高的温度下萃取提高温度使溶剂溶解待测物的容量增加。pitzerk等[5]报导，当温度从50升高至150后，蒽的溶解度提高了约13倍；烃类的溶解度，如正二十烷，可以增加数百倍。sekine等[6]报导水在有机溶剂中的溶解度随着温度的增加而增加。在低温低压下，溶剂易从“水封微孔”中被排斥出来，然而当温度升高时，由于水的溶解度的增加，则有利于这些微孔的可利用性。在提高的温度下能极大地减弱由范德华力、氢键、溶质分子和样品基体活性位置的偶极吸引力所引起的溶质与基体之间的很强的相互作用力。加速了溶质分子的解析动力学过程，减小解析过程所需的活化能，降低溶剂的粘度，因而减小溶剂进入样品基体的阻止，增加了溶剂进入样品基体的扩散，已报导温度从25增至150，其扩散系数大约增加2-10倍，降低溶剂和样品基体之间的表面张力，溶剂更好地“浸润样品基体，有利于被萃取物与溶剂的接触。2在加压下萃取液体的沸点一般随压力的升高而提高。例如丙酮在常压下的沸点为563，而在5个大气压下，其沸点高于100。液体对溶质的溶解能力远大于气体对溶质的溶解能力。因此欲在提高的温度下仍保持溶剂在液态，则需增加压力。另在加压下，可将溶剂迅速加到萃取池和收集瓶。3热降解由于加速溶剂萃取是在高温下进行，因此，热降解是一个令人关注的问题。加速溶剂萃取是在高压下加热，高温的时间一般少于10min,因此，热降解不甚明显。richter[3]曾试验以ddt和艾氏剂为例研究了加速溶剂萃取过程中对易降解组分的降解程度。ddt在过热状态下将裂解为ddd和dde。艾氏剂裂解为endrinaldehyde和endrinketone。实验结果表明，在150下，对加入萃取池内的ddt和艾氏剂标准进行萃取（这些组分的正常萃取温度为100）。萃取物用气相色谱分析，ddt的三次平均回收为103%，相对标准偏差为39%。艾氏剂三次平均回收为101%，相对标准偏差为24%。在测定ddt时未发现有dde或ddd存在。测定艾氏剂时亦未发现有endrinaldehydeendrineketone的存在。试验了温度为60，压力为165mpa，氯甲烷作为溶剂时，预加入法对极易挥发的btex化合物（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）的回收[3]。结果表明，四次萃取的平均回收在995-100%之间，相对标准偏差为12-37%。在同样的试验条件下，戊烷的bp36回收为901%，相对标准偏差为18%。以上实验结果可以看出，加速溶剂萃取法可用于样品中易挥发的组分的萃取。加速溶剂萃取器加速溶剂萃取仪中由溶剂瓶、泵、气路、加温炉、不锈钢萃取池和收集瓶等构成，见图1。工作程序如下：第一步是手动将样品装入提取罐，并将其置于盘式输送机上。以下步骤将完全自动执行：盘式输送机将提取罐送入加热炉腔，并将其与相对编号的收集瓶连接，泵将溶剂输送至提取罐（20-60se），提取罐将在加热炉中加热和加压（5-8min），在设定的温度和压力下静态萃取5min，分步向萃取槽中加入少量清洗溶剂（20-60se），萃取液通过滤膜自动进入收集瓶，用氮气吹扫萃取槽和管道（60-100se），所有提取液将进入收集瓶进行分析。整个过程只需13-17分钟。溶剂瓶由4个瓶子组成。每个瓶子可以装满不同的溶剂。可以选择不同的溶剂连续提取相同的样品，也可以用相同的溶剂提取不同的样品。可同时装入24个提取罐和26个收集瓶。ase200提取器的萃取罐容积范围为11毫升至33毫升。ase300提取器的萃取罐容积可为33、66和100ml。四、加速溶剂萃取的突出优点与索氏提取、超声波、微波、超临界和经典分离漏斗振荡相比，加速溶剂提取的突出优点是：有机溶剂用量少，10G样品只需15ml溶剂；速度快，一次提取完成整个过程的时间一般只有15分钟；基质的影响很小，相同的提取条件可用于不同的基质；萃取效率高， 选择性好，已进入美国EPA 标准方法，标准方法编号3545；该方法易于开发，成熟的溶剂 萃取方法可作为加速溶剂萃取；使用方便，安全性好，自动化程度高。图1 加速溶剂萃取 流程图 五、加速溶剂萃取的应用 虽然加速溶剂萃取是近两年发展起来的一项新技术，但由于其突出的优点，在分析化 学领域引起了极大的关注。加速溶剂萃取在环境、医药、食品和高分子工业等领域有着广 泛的应用。特别是在环境分析中，它已被广泛用于提取土壤、污泥、沉积物、大气颗粒物、 灰尘、动植物组织中的多氯联苯、多环芳烃、有机磷（或氮）、农药、苯氧基除草剂、三 嗪类除草剂、柴油、总石油烃、二恶英、呋喃、炸药（TNT、RDX、HMX），蔬菜和水果。 列出了Dionex公司出版的加速溶剂萃取法的主要应用和相关参考文献（an 是Dionex 公司的应用说明）。 参考文献[1]lesnickb,fordhamo,environlab,1995,decemberjanuary:25- 33[2]richterbe,ezzelljletal,americanlab,feb,1995[3]richterbe,brianaetal,a nalchem,1996,68:1033-1039 [5]pitzerksetal,thermodynamics2nded,mcgraw-hill,newyork,1961,chaper18[6]sekinet，hasegaway，溶剂萃取化学。marceldekker，纽约，1977 年表1 加速 溶剂萃取的应用（Dionex 应用说明）加速溶剂萃取过程中的温降研究技术说明207 关于黛 安娜ase200 中携带或交叉污染的研究技术说明208 快速溶剂萃取的条件优化应用说明313 使用快速溶剂萃取器PAHs 从环境样品中萃取应用说明316 使用快速溶剂提取器从环境样 品中提取多氯联苯应用说明317 使用快速溶剂提取器（碱性、中性和酸性）提取BNA 应用 说明318 使用快速溶剂提取器提取过滤的除草剂应用说明319 使用快速溶剂提取器提取有 机磷农药应用说明320 使用过滤的提取物使用快速溶剂萃取器的杀虫剂应用说明321 使用 快速溶剂萃取器测定各种食品基质中的游离脂肪应用说明322 使用快速溶剂萃取器选择鱼 组织中的多氯联苯应用说明323 使用快速溶剂萃取器从环境中提取多氯联苯应用说明324 碳氢化合物（BTEX、柴油和TPH）的快速溶剂萃取从受污染的土壤中提取油应用说明325 用快速溶剂萃取器从油籽中提取油应用说明326 用快速溶剂萃取动物食品应用说明327 加速溶剂萃取法从平移斑块中提取应用说明328用快速溶剂萃取器从土壤中提取 炸药应用说明330 用快速溶剂萃取有机物颗粒和液体洗涤剂成分应用说明331 聚合物快速 溶剂萃取添加剂应用说明332 食品中农药和除草剂残留的快速溶剂萃取。欢迎对上述文献 感兴趣的读者从黛安公司的所有办公室获取