[发明专利]样品中有机污染物的负压萃取分离系统及分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及色谱分析的样品前处理技术领域，具体涉及样品中有机污染物的负压萃取分离系统及分离方法。

背景技术

按照世界卫生组织WHO1989的规定，(常温下)沸点从小于0℃到50℃的为易挥发性有机物(VVOC)，沸点50℃-250℃的为挥发性有机物(VOC)，其室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa，沸点从240-260℃到380-400℃的有机化合物称为半挥发性有机物(SVOC)，沸点高于380-400℃的有机化合物称为不挥发性有机物或颗粒状有机物(POM)。有机氯农药、有机磷农药、多环芳烃、邻苯二甲酸酯、多氯联苯、硝基苯、氯苯类(氯原子取代数目4个以上)等可以归入半挥发性有机物和颗粒状有机物。

目前对于沸点高于250℃的半挥发和不挥发性有机物的前处理方法主要是有机溶剂萃取分离净化方法和样品萃取液的浓缩方法，其具体包括以下几种：

样品萃取液的净化方法：美国EPA3600C系列，例如EPA3610B氧化铝柱净化，3611B氧化铝柱净化以及石油类废物分离，3620BFlorisil柱净化，3640A凝胶色谱柱净化等净化方法。这些净化方法主要包括固相萃取法和凝胶渗透色谱法。固相萃取法(SPE)使用一次性的固相萃取小柱或层析柱，并需经过老化、淋洗、上样、洗脱四步，每个步骤均需要使用不少于10ml有机试剂和各种耗材，用时也较长。凝胶渗透色谱净化(GPC)方法是将具有吸附、分配和离子交换作用的凝胶作为分离色谱，让有机溶剂连续不断地通过凝胶色谱，当被测物溶液通过色谱柱时，体积大于凝胶孔隙的大分子从凝胶粒子间隙通过因而流出的速度快，而体积小于凝胶孔隙的分子进入凝胶粒子的小孔，流出速度慢，从而使样品得到净化。凝胶色谱柱净化虽然净化效果好，但需要持续使用有机溶剂，有机溶剂用量极大。

液体样品的萃取方法：例如美国EPA3510-液液萃取法和EPA3535-固相萃取法。液液萃取方法是将样品和有机溶剂在分液漏斗中按一定比例混合并振荡一段时间，水样中的有机物就被萃取至有机溶剂中，然后用高温烘焙后的无水硫酸钠除去有机溶剂相水分，再通过旋转蒸发仪或氮吹浓缩仪浓缩有机萃取液至1mL的体积，整个前处理过程用时长，使用大量有机试剂。样品中的固相萃取技术与萃取液净化方法中的固相萃取技术相同，只是其中上样步骤需要更长的时间。

固体样品的萃取方法：例如美国EPA3540C-索式萃取、EPA3541-自动索式萃取、EPA3545-快速溶剂萃取、EPA3550B-超声波萃取、EPA3546-微波萃取、EPA3560-超临界流体萃取等。EPA-3540C索式萃取法是利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质连续不断地被纯有机溶剂萃取后，将固体物质中的待测化合物萃取至有机溶剂中的过程，整个过程需要12～24h左右，需要使用专门的索式萃取设备。EPA3545快速溶剂萃取法是将固体物质放入萃取罐中，在高温(通常≧100℃)和高压(通常≧1000PSI)条件下，采用有机溶剂将固体基质中的待测化合物萃取出来的方法，需要使用相应的快速溶剂萃取设备和大量有机溶剂。EPA3550B超声波萃取法是在超声波的空化作用下，将固体基质中的待测物质萃取至有机溶剂的方法，需要特定的超声波萃取仪。EPA3546-微波萃取是利用电磁场的作用使固体或半固体物质中的某些有机物成分与基体有效分离，并能保持分析对象的原本化合物状态的一种分离方法，需要特定大功率的微波萃取仪。EPA3560-超临界流体萃取是在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，在临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体(SF)。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取。虽然超临界流体使用的有机溶剂少甚至不使用有机溶剂，但超临界流体需要非常严苛的环境条件，这需要专门的仪器形成超临界流体的环境条件从而完成萃取。

样品萃取液的浓缩方法：萃取液的浓缩方法主要包括旋转蒸发浓缩和氮吹浓缩两种方式。旋转蒸发浓缩是将含有萃取液或溶剂的蒸馏瓶同时加热和旋转，加热温度接近溶剂沸点，增大蒸发面积。此外，在冷却器作用下，将热蒸气迅速液化，加快蒸发速率。旋转蒸发浓缩仪适用于回流操作、大量溶剂的快速蒸发、微量高沸点组分的浓缩，也可以密封减压至400～600毫米汞柱，加快溶剂蒸发和组分浓缩的速度。氮吹仪是将氮气吹向加热样品的表面，使样品中的溶剂迅速蒸发、分离，从而实现萃取液的浓缩。两种浓缩方式的浓缩过程都会占用大量时间，且容易造成目标化合物的损失。