專利名稱：循環冷凝固相微萃取裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種循環冷凝固相微萃取裝置，利用此裝置可以提高固相微萃取效果，擴展裝置的檢測限和適用范圍。屬于環境分析與分析化學領域。
背景技術：
色譜技術是環境樣品分析的主要手段之一。由于環境樣品復雜，多變且濃度較低，所以必須經過前處理后才能進行各種儀器分析。傳統的前處理方法普遍具有使用有機溶劑較多、處理時間較長及操作步驟多的缺點，而且在整個分析過程中樣品采集與處理耗時占較大比例(大于2/3)。所以研究準確度高、快速簡單且無溶劑化的樣品前處理方法是當代分析化學前沿領域的一個熱點。二十世紀九十年代以來，各種新型樣品前處理方法先后涌現出來，如超臨界流體萃取、固相萃取、亞臨界水萃取、支撐液膜萃取、固相微萃取等方法。其中固相微萃取(SPME)技術應用較多，其優點在于1.萃取纖維頭對揮發與半揮發型樣品有很好的萃取或吸附性，特別適合于氣相、液相、固相樣品中可揮發或半揮發組分的分析測定；2.完成從萃取到分析的過程一般只需十幾分鐘，甚至更快；3.萃取器體積小，可直接從大氣及水樣中進行快速萃取，輕便地帶回實驗室直接進行分析；4.對待測物質的萃取，富集，解吸于一體，避免了傳統樣品前處理過程中的取樣、富集、保存與消除干擾等步驟的諸多不便。因不需要有機溶劑，所以是“綠色”的樣品前處理技術。
目前，固相微萃取的萃取方式主要有兩種，一是浸入萃取法，即將纖維直接浸入樣品溶液中，纖維和樣品溶液接觸進行固液分配萃取，待達到分配平衡后取出纖維進行色譜分析，此方法適用于分析待測物在液相中的溶解度較大或分子量較大的一類物質；二是頂空萃取法，該法是在待測物液面上進行頂空萃取，因而可以避免被基體雜質干擾，從而減少纖維污染，適用于檢測揮發性和半揮發性的組分。
一般來說，頂空萃取法的適用范圍較廣，尤其是樣品復雜且有大分子干擾時更是如此。這時如果采用浸入萃取法，干擾物質容易吸附在萃取纖維上，影響其吸附性能并在色譜分析中導致基線不穩或產生雜質峰，并會污染色譜柱、纖維的壽命也會大大降低等。頂空萃取法則避免了上述不良后果，但是當待測物質具有較高的沸點時，待測組分在氣相中分壓小，濃度低，頂空法達到吸附平衡所需時間長、靈敏度較低、對半揮發性的大分子量的物質更是如此。因此，當樣品中待測物沸點較高且有大分子干擾物存在時，上述兩種方法結果均不能令人滿意。為了改進以上兩種方法的不足，有必要發明一種新的循環冷凝萃取裝置以及新的萃取方法。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種循環冷凝固相微萃取裝置，結構簡單，使用方便，可以提高檢測的靈敏度，降低待測物的檢測限。
為了實現這一目的，本發明提供的固相微萃取裝置中除了進樣器、固相微萃取瓶、燒杯外，還特別設計了循環冷凝器。循環冷凝器為一個空心有蓋的圓錐體，其中圓錐體軸截面頂角2θ取值為20°≤2θ≤60°。冷凝器端面為圓形，與圓錐體底面緊密連接在一起，形成封閉體系，冷凝器端面的半徑大于圓錐底面半徑1-2mm，在冷凝器端面上垂直設有冷卻水進水管、供進樣器插入的進樣器保護管、冷卻水出水管，進樣器保護管橫穿循環冷凝器，一端從冷凝器端面露出并由密封墊密封，另一端從圓錐頂端穿出。
循環冷凝器放入固相微萃取瓶中，使循環冷凝器端面的邊緣與固相微萃取瓶的瓶口邊緣接觸，擰緊固相微萃取瓶的瓶蓋實現固定密封，固相微萃取瓶底部待測液中放置攪拌子，固相微萃取瓶由鐵架臺固定，并置于水浴燒杯中，燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，燒杯底部放有攪拌子。
利用本發明的裝置進行循環冷凝固相微萃取時，將固相微萃取瓶中的待測液加熱，使待測液揮發到固相微萃取瓶的氣相中。同時在整個過程中，通入的冷卻水將循環冷凝器的外壁冷卻，使被加熱揮發到氣相中的待測液在循環冷凝器的外壁冷凝，形成小液滴沿外壁流下，在進樣器保護管出口的固相微萃取纖維上匯聚，形成穩定的冷凝循環回路。當固相微萃取纖維沿著循環冷凝器的進樣器保護管插入，并將纖維露出進樣器保護管與待測液揮發冷凝液充分接觸，達到分配平衡后，取出進行色譜分析。
本發明集頂空式萃取與浸入式萃取的優點于一身，充分發揮了高溫揮發，低溫冷凝吸附的物化規律，可以降低待測物的檢測限，提高檢測的靈敏度，拓寬了固相微萃取技術在分析檢測的應用范圍。裝置中的萃取纖維不需要與待測液直接接觸，從而減少了纖維被污染的可能性，
圖1為本發明萃取裝置的結構示意圖。
圖1中，1為進樣器保護管，2為循環冷凝器，3為冷凝器端面，4為冷卻水進水管，5為密封墊，6為冷卻水出水管，7為進樣器，8為鐵架臺，9為固相微萃取瓶，10為燒杯，11為固相微萃取纖維，12為加熱介質，13為待測液，14為萃取瓶內的攪拌子，15為燒杯內的攪拌子，16為恒溫磁力攪拌器。
圖2為本發明中循環冷凝器的剖面結構示意圖。
圖2中，1為進樣器保護管，2為循環冷凝器，3為冷凝器端面，4為冷卻水進水管，5為密封墊，6為冷卻水出水管。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步描述。
本發明的萃取裝置結構如圖1所示，主要包括循環冷凝器2、進樣器7，固相微萃取瓶9，燒杯10。循環冷凝器2是一個空心有蓋的圓錐體，冷凝器端面3與圓錐體底面緊密連接在一起，形成封閉體系。冷凝器端面3的半徑大于圓錐底面半徑1-2mm。在冷凝器端面3上垂直設有冷卻水進水管4、與進樣器7相連的進樣器保護管1、冷卻水出水管6。進樣器保護管1橫穿循環冷凝器2，一端從冷凝器端面3露出并由硅橡膠密封墊5密封，另一端從圓錐頂端穿出。循環冷凝器2的最大外直徑與固相微萃取瓶內徑相等。循環冷凝器2放入固相微萃取瓶9中，使循環冷凝器端面3的邊緣與固相微萃取瓶9的瓶口邊緣接觸，擰緊固相微萃取瓶9的瓶蓋實現固定密封。固相微萃取瓶9底部待測液中放置攪拌子14，固相微萃取瓶9由鐵架臺8固定，并置于水浴燒杯10中，燒杯10置于恒溫磁力攪拌器16上，燒杯10底部放有攪拌子15。
圖2為本發明中循環冷凝器的剖面結構示意圖。
如圖2所示，本發明特別設計的循環冷凝器2是一個空心有蓋的圓錐體，圓錐體軸截面頂角為2θ，取值為20°≤2θ≤60°。在冷凝器端面3上垂直設有冷卻水進水管4、與進樣器7相連的進樣器保護管1、冷卻水出水管6，其中進樣器保護管1橫穿循環冷凝器2，一端從冷凝器端面3露出并由密封墊5密封，另一端從圓錐頂端穿出。
進行循環冷凝固相微萃取時，固相微萃取瓶9用鐵架臺8固定，使之處于水浴裝置中的合適位置，使固相微萃取瓶9中待測液的液面在燒杯10中的水浴液面以下，燒杯10中放有攪拌子15，放置于恒溫磁力攪拌器16之上。打開恒溫磁力攪拌器16，設定合適溫度，通過加熱燒杯10中的加熱介質12，將固相微萃取瓶9中的待測液13加熱，使待測液13揮發到固相微萃取瓶9的氣相中。同時，冷卻水從冷卻水進水管4進入，從冷卻水出水管6導出，在整個過程中，通入的冷卻水將循環冷凝器2的外壁冷卻，使被加熱揮發到氣相中的待測液13在循環冷凝器2的外壁冷凝，形成小液滴，沿外壁流下，在進樣器保護管1出口的固相微萃取纖維11上匯聚，形成穩定的冷凝循環回路。當固相微萃取纖維11與待測液揮發冷凝液充分接觸，達到分配平衡后，取出進行色譜分析。
實施例利用本發明的循環冷凝固相微萃取裝置(2θ＝20°，Cu質，冷卻水溫度0℃)，對溶解于丙酮溶液并用超純水稀釋的丙體六六六進行了萃取，并使用氣相色譜進行分析。在80℃恒溫水浴條件下，萃取15min便可達到平衡。用島津GC-14B氣相色譜儀配ECD檢測器、N2000色譜工作站進行分析，檢測條件柱溫170℃，進樣口溫度210℃，檢測器溫度230℃，載氣N2，氮氣壓力控制在100kpa，不分流進樣。實驗檢出限為10ng/L，線性范圍為0.2μg/l-120.0μg/l，重復性9.58％，回收率為96.0％。
在同樣的檢測條件下，與頂空萃取法及浸入萃取法的結果進行比較，如下表所示
可見，采用本發明的循環冷凝萃取裝置進行的萃取法在檢測限方面優于其它方法，而且線性范圍和重現性也比較滿意。
權利要求
1.一種循環冷凝固相微萃取裝置，包括進樣器(7)，固相微萃取瓶(9)，燒杯(10)，其特征在于還包括循環冷凝器(2)，循環冷凝器(2)是一個空心有蓋的圓錐體，冷凝器端面(3)與圓錐體底面緊密連接在一起，形成封閉體系，冷凝器端面(3)的半徑大于圓錐底面半徑1-2mm，在冷凝器端面(3)上垂直設有冷卻水進水管(4)、供進樣器(7)插入的進樣器保護管(1)、冷卻水出水管(6)，進樣器保護管(1)橫穿循環冷凝器(2)，一端從冷凝器端面(3)露出并由密封墊(5)密封，另一端從圓錐頂端穿出，循環冷凝器(2)放入固相微萃取瓶(9)中，使循環冷凝器端面(3)的邊緣與固相微萃取瓶(9)的瓶口邊緣接觸，擰緊固相微萃取瓶(9)的瓶蓋實現固定密封，固相微萃取瓶(9)底部待測液中放置攪拌子(14)，固相微萃取瓶(9)由鐵架臺(8)固定并置于燒杯(10)中，燒杯(10)置于恒溫磁力攪拌器(16)上，燒杯(10)底部放有攪拌子(15)。
2.根據權利要求1的循環冷凝固相微萃取裝置，其特征在于所述循環冷凝器(2)的材質為金屬，其中圓錐體軸截面頂角2θ取值為20°2θ≤60°。
全文摘要
一種循環冷凝固相微萃取裝置，除了進樣器、固相微萃取瓶、燒杯外，特別設計的循環冷凝器為一個空心有蓋圓錐體，冷凝器端面上垂直設有冷卻水進水管、進樣器保護管及冷卻水出水管，進樣器保護管一端從冷凝器端面露出并密封，另一端從圓錐頂端穿出。冷卻水將循環冷凝器的外壁冷卻，使被加熱揮發到氣相中的待測液在循環冷凝器的外壁冷凝，形成液滴沿外壁流下，在進樣器保護管出口的固相微萃取纖維上匯聚，形成穩定的冷凝循環回路。當微萃取纖維與待測液揮發冷凝液充分接觸，達到分配平衡后，取出進行色譜分析。本發明中的萃取纖維不與待測液直接接觸，從而減少了被污染的可能，提高了吸附能力，降低待測物的檢測限。
文檔編號G01N30/00GK1743049SQ20051002795
公開日2006年3月8日 申請日期2005年7月21日 優先權日2005年7月21日
發明者賈金平, 廖黎燕, 王亞林 申請人:上海交通大學