固相萃取柱、其制备方法及基于固相萃取柱的化学样品前处理方法

固相萃取柱、其制备方法及基于固相萃取柱的化学样品前处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种固相萃取柱、其制备方法及基于固相萃取柱的化学样品前处理方法。固相萃取柱包括分离柱及填充于分离柱中的固相萃取剂，固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯；石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯，经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的至少一种。用该固相萃取柱对化学样品进行前处理，能实现高效的分离效果，避免在后续的检测中目标组分无法被测出或无法检测出真实值而存在数据失真的问题。
【专利说明】
固相萃取柱、其制备方法及基于固相萃取柱的化学样品前处理方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及固相萃取【技术领域】，特别是涉及一种固相萃取柱、其制备方法及基于固相萃取柱的化学样品前处理方法。

【背景技术】
[0002]在化学样品的检测分析工作中，特别是自然样品，最常见的问题是，样品的组分大多时候都过于复杂，无法通过色谱进行直接分析，或直接分析效果不好。因此，需要通过对化学样品进行前处理来实现待测物的分离，再进行色谱分析。目前最常用的化学样品前处理技术是固相萃取(SPE)技术，即通过组分中的特定成分与固相萃取剂的亲和力来实现吸附萃取，从而实现特定成分的分离。因此，对于固相萃取剂选择显得极为重要。固相萃取剂的极性、固相萃取剂所具备的特定官能团、固相萃取剂表面的孔径分布与比表面积等特性，直接决定了整个SPE过程的萃取效率与选择性。
[0003]传统上，固相萃取剂的选择一般为碳十八即长链烷基修饰的硅胶、石墨化碳黑、聚苯乙烯微球等有机和无机的材料。
[0004]传统的固相萃取剂都存在填料密度较大、用量较多、使分析过程中的浪费较大及成本较高等缺点。最主要的问题是，传统的固相萃取剂由于用量多，样品中的微量成分在固相萃取剂上的吸附程度较大，因而在后续的检测中无法被测出或无法检测出真实值，因此数据存在失真。


【发明内容】

[0005]基于此，有必要提供一种固相萃取柱，以对化学样品进行前处理，避免在后续的检测中目标组分无法被测出或无法检测出真实值而存在的数据失真的问题。
[0006]一种固相萃取柱，其特征在于，包括分离柱及填充于所述分离柱中的固相萃取剂，所述固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯；所述石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯，所述经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氣甲基化石墨稀、十_■烧基化石墨稀、十八烧基化石墨稀、氣化石墨稀、漠化石墨稀、氣化石墨烯及碘化石墨烯中的至少一种。
[0007]在其中一个实施例中，所述分离柱包括中空的聚丙烯塑料柱及可拆卸地设置于所述聚丙烯塑料柱内部的两个多孔性氧化铝筛板；所述固相萃取剂填充于所述两个多孔性氧化招筛板之间。
[0008]一种固相萃取柱的制备方法，包括如下步骤:
[0009]从多种待选择的固相萃取剂中选择一种，所述待选择的固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯；所述石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯，所述经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨稀、竣基化石墨稀、氛基石墨稀、硝基石墨稀、砸酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氣甲基化石墨稀、十_■烧基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的至少一种；
[0010]将所选择的固相萃取剂装入分离柱中，将装有所述固相萃取剂的分离柱放在摇床上振动3min，并压实所述固相萃取剂，得到所述固相萃取柱。
[0011]在其中一个实施例中，所述从多种待选择的固相萃取剂中选择一种的方法具体为:
[0012]分别将多种待选择的固相萃取剂配制成多组固相萃取剂分散液，并将欲在待测样品中检测出的目标组分的纯品配制成多组目标组分分散液，分别将多组固相萃取剂分散液与多组目标组分分散液进行混合得到多组混合物，并将每组所述混合物进行超声分散，待所述混合物沉降后，选择沉降程度最低的一组混合物中的固相萃取剂；
[0013]所述多种待选择的固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯，所述石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯，所述经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨稀、硝基石墨稀、砸酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氣甲基化石墨稀、十_■烧基化石墨稀、十八烧基化石墨稀、氣化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯和碘化石墨烯及氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨稀、砸酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氣甲基化石墨稀、十_■烧基化石墨稀、十八烧基化石墨稀、氣化石墨稀、漠化石墨烯、氯化石墨烯和碘化石墨烯中的至少一种。
[0014]一种基于固相萃取的化学样品前处理方法，包括如下步骤:
[0015]对上述固相萃取柱进行活化；
[0016]将待前处理的化学样品注入活化后的所述固相萃取柱中；
[0017]用淋洗剂对所述固相萃取柱进行淋洗；及
[0018]用洗脱剂对所述固相萃取柱进行洗脱，得到洗脱液。
[0019]在其中一个实施例中，对上述固相萃取柱进行活化的操作具体为:将活化剂加入所述固相萃取柱中，所述活化剂的体积为所述分离柱的容积的1/8倍?1倍；所述活化剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷、戊烷、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠水溶液中的至少一种。
[0020]在其中一个实施例中，待前处理的化学样品的体积为所述分离柱的容积的1/8
倍?1倍。
[0021]在其中一个实施例中，所述淋洗剂的体积为所述分离柱的容积的1/8倍?1倍；所述淋洗剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷、戊烷、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠水溶液中的至少一种。
[0022]在其中一个实施例中，所述洗脱剂的体积为所述分离柱的容积的1/8倍?1/2倍；所述洗脱剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷及戊烷中的至少一种。
[0023]在其中一个实施例中，还包括对所述洗脱液进行处理的步骤，所述对洗脱液进行处理的步骤具体为:将所述洗脱液用氮气吹干得到干燥物，再用所述洗脱剂对所述干燥物进行定容。
[0024]上述固相萃取柱以石墨烯或经过修饰的石墨烯作为固相萃取剂，很好地利用石墨烯和经过修饰的石墨烯即官能化后的石墨烯的选择吸附特性，石墨烯及不同官能化的石墨烯材料对不同的元素、极性和结构有不同的选择性，使用该固相萃取柱对化学样品进行前处理，可以将待测体系中的各项组分有效地固定，并随各项组分与石墨烯或经过修饰的石墨烯的亲和程度不同而分段解离，从而实现高效的分离效果，避免在后续的检测中目标组分无法被测出或无法检测出真实值而存在的数据失真的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1为一实施方式的固相萃取柱的结构示意图；
[0026]图2为一实施方式的基于固相萃取的化学样品前处理方法的流程图；
[0027]图3为实施例1的液相色谱图；
[0028]图4为实施例2的液相色谱图；
[0029]图5为实施例3的液相色谱图；
[0030]图6为实施例4的液相色谱图；
[0031 ]图7为实施例5的液相色谱图；
[0032]图8为实施例6的液相色谱图。

【具体实施方式】
[0033]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0034]请参阅图1，一实施方式的固相萃取柱，包括分离柱10及填充于分离柱10中的固相萃取剂20。
[0035]分离柱10包括中空的柱体101及可拆卸地设置于中空的柱体101内部的两个多孔性筛板102 (图1未示出多孔性筛板102的孔)。固相萃取剂20填充于两个多孔性筛板102之间。
[0036]本实施方式中，中空的柱体101为聚丙烯塑料柱体，多孔性筛板102为多孔性氧化招筛板。
[0037]可以理解，在其他实施方式中，中空的柱体101不限于聚丙烯塑料柱体，也可以为其他材料的柱体，如聚丙烯柱体。多孔性筛板102也不限于多孔性氧化铝筛板，也可以为其他材料的多孔性筛板，如多孔性聚丙烯筛板、多孔性玻璃纤维筛板等。
[0038]中空的柱体101的一端设有柱头103。柱头103为两端开口的圆筒状。柱头103与多孔性筛板102连通。
[0039]固相萃取剂20为石墨烯或经过修饰的石墨烯。石墨烯或经过修饰的石墨烯本身作为载体和吸附剂，无需使用其他载体承载或无需借助于交联剂即能填充于分离柱10中，使得该固相萃取柱的制备较为简单，制备成本较低。并且，单纯使用石墨烯或经过修饰的石墨烯作为固相萃取剂能够有效地捕捉目标组分，无需与其他类型的固相萃取剂如长链烷基修饰的硅胶、石墨化碳黑、聚苯乙烯微球等联用，能够有效避免长链烷基修饰的硅胶、石墨化碳黑、聚苯乙烯微球等传统的固相萃取剂由于用量多导致较大程度吸附样品中的微量成分而引起的数据失真的问题。
[0040]石墨烯密度极低、比表面积较高且化学特性较为稳定，比起传统的固相萃取剂，如硅胶基质的固相萃取剂，使用石墨烯可以大大的减少萃取剂的用量，且对样品的PH值不再敏感，能够有效地拓广其应用范围，实现极佳的分离效果。并且，石墨烯对非极性分子有较好的吸附性能，特别是对有芳环的分子可以通过相互作用，来进一步与其他非极性分子进行分离。
[0041]石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯。
[0042]对石墨烯进行一定的改性，还能获得更多不同的选择，能够用于对不同的化学样品进行前处理。经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨稀、砸酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的至少一种。
[0043]上述经过修饰的石墨烯是指官能化的石墨烯，例如，氨基化石墨烯是指将氨基引入石墨烯中，羧基化石墨烯是指将羧基引入石墨烯中，氟化石墨烯是指将氟原子引入石墨烯中。
[0044]官能化的石墨烯具有选择吸附特性，不同官能化的石墨烯材料对不同的元素、极性和结构有不同的选择性，对不同的目标分子使用不同的官能化的石墨烯作为吸附剂，能够获得较好的分离效果。比如，氨基化墨烯能够提供较强的氢键，从而使含有质子的极性分子可以通过氢键吸附，而非极性分子则吸附程度较弱。
[0045]当一份样品中只有一种目标组分时，选择一种经过修饰的石墨烯作为固相萃取齐U。当一份样品中存在至少两种目标组分时，根据两种目标组分的性质可选择至少两种经过修饰的石墨烯作为固相萃取剂。存在至少两种目标组分的情况下，可根据两种组分的极性大小与基团结构来选择对应的不同石墨烯材料。
[0046]上述固相萃取柱使用石墨烯或经过修饰的石墨烯作为固相萃取剂，利用石墨烯或经过修饰的石墨烯与待检测的目标组分间的强吸附作用，使其对特定的待检测目标组分有固定能力，而对非目标的检测组分没有吸附能力，从而有效地捕捉了样品中痕量或少量的待检测的目标组分，并能在后续的色谱分析中得到目标组分的具体含量的测定，避免了在后续的检测中目标组分无法被测出或无法检测出真实值而存在的数据失真的问题。
[0047]并且，由于石墨烯或经过修饰的石墨烯的密度较小，能够有效地减少固相萃取柱中石墨烯或经过修饰的石墨烯的用量，不仅使待测体系中的微量组分能够被检测出，同时减少固相萃取剂的浪费，有利于节省成本。
[0048]—实施方式的固相萃取柱的制备方法，用于制备上述固相萃取柱。该固相萃取柱的制备方法包括如下步骤110?步骤120。
[0049]步骤110:从多种待选择的固相萃取剂中选择一种。
[0050]待选择的固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯。其中，石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯。经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨稀、砸酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的至少一种。
[0051]在有待检测的目标组分的纯品的情况下，进行沉降实验以选择合适的固相萃取剂。
[0052]沉降实验包括如下步骤:
[0053]分别将多种待选择的固相萃取剂配制成多组固相萃取剂分散液，并将欲在待测样品中检测出的目标组分的纯品配制成多组目标组分分散液，分别将多组固相萃取剂分散液与多组目标组分进行混合得到多组混合物，将每组混合物进行超声分散，待混合物沉降后，选择沉降程度最低的一组混合物中的固相萃取剂。
[0054]沉降程度最低的一组混合物中的石墨烯或经过修饰的石墨烯对目标组分的吸附性能较好，因此选择沉降程度最低的一组混合物中的固相萃取剂。
[0055]固相萃取剂分散液和目标组分分散液的溶剂均优选为去离子水。当目标组分在去离子水中的溶解度不佳时，选用甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷、戊烷、质量百分比浓度为37%的盐酸及质量百分比浓度为40%的氢氧化钠的水溶液中的至少一种作为分散液的溶剂。
[0056]由于经过修饰的石墨烯本身在水中的溶解度较好，为了真实反映经过修饰的石墨烯对目标组分的吸附情况，优选地，分别将多种待选择的固相萃取剂与上述溶剂配制成多组固相萃取剂分散液，浓度为0.lmg/mL?0.5mg/mL，再将欲在待测样品中检测的目标组分的纯品也与上述溶剂配成以0.5mg/mL为梯度，浓度为0.5mg/mL?5mg/mL的一序列目标组分分散液。分别将多组固相萃取剂分散液与一系列目标组分分散液以体积比1:1的比例混合得到多组混合物，每组混合物取lmL?5mL进行超声分散，待该混合物沉降后，选择沉降程度最低的一组混合物中的固相萃取剂。
[0057]优选地,混合物沉降的方法为静置沉降30min?60min或以3000r/min?4000r/min的转速离心沉降0.5min?2min。
[0058]通过上述石墨烯或经过修饰的石墨烯在待检测的目标组分纯品中的沉降情况即分散程度的检定，来确定石墨烯或经过修饰的石墨烯与待检测的目标组分间的吸附强度，也能过快速而简单地判断出选择的石墨烯或经过修饰的石墨烯与待检测的目标组分的相互关系，有利于对目标组分的选择性吸附，提高后续色谱分析的数据的真空可靠性。
[0059]在没有待检测的目标组分的纯品的情况下，根据欲检测的目标组分的大致极性来选择石墨烯或经过修饰的石墨烯。极性越大的分子，对应选择的石墨烯或经过修饰石墨烯就应当具有越大的极性，从而起到对目标组分产生强吸附的效果。
[0060]步骤120:将固相萃取剂装入分离柱10中，将装有固相萃取剂的分离柱10放在摇床上振动3min，并压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0061]将固相萃取剂松散地装入于分离柱10中。优选地，固相萃取剂的体积占分离柱10的容积的1/5?1/8。具体地，用一个多孔性筛板102放入分离柱10中，封住分离柱10的一端，然后装入固相萃取剂，再将另外一个多孔性筛板102压入分离柱10中，封住分离柱10的另一端，然后将装有固相萃取剂的分离柱10放在摇床上振动3min，再轻压多孔性筛板102以压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0062]上述固相萃取柱的制备方法较为简单，制备方便。
[0063]请参阅图2，一实施方式的基于固相萃取的化学样品前处理方法，包括如下步骤210至步骤240。
[0064]步骤210:对上述固相萃取柱进行活化。
[0065]活化的操作具体为:将活化剂加入固相萃取柱中。活化的目的是将固相萃取剂润湿，以较好地吸附目标组分。
[0066]优选地，活化剂的体积为分离柱10的容积的1/8倍?1倍。活化剂的流速为0.5mL/min ?2mL/min。
[0067]优选地，活化剂选自去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷、戊烷、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠水溶液中的至少一种。进一步优选地，活化剂选自甲醇、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、氯仿、二氯甲烷、石油醚、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠的水溶液中的至少一种。
[0068]上述固相萃取剂采用了石墨烯或经过修饰的石墨烯作为固相萃取剂，石墨烯或经过修饰的石墨烯对pH值不敏感，上述活化剂的pH在0?14范围内均适用。
[0069]步骤220:将待前处理的化学样品注入活化后的固相萃取柱中。
[0070]待前处理的化学样品含有目标组分。当待处理的化学样品为溶液时，直接上样。当待处理的化学样品为固体时，先配制成溶液后再上样，溶剂选用能够溶解目标组分的溶剂。
[0071]将待处理的化学样品送入分离柱10中，使待处理的化学样品缓慢流过固相萃取齐U，完成上样。优选地，待处理的化学样品的体积为分离柱10的容积的1/8倍?1倍。待处理的化学样品的流速为0.lmL/min?lmL/min。
[0072]步骤230:用淋洗剂对固相萃取柱进行淋洗。
[0073]上样后，固相萃取剂吸附目标组分。用淋洗剂对固相萃取柱进行淋洗，以除去未被固相萃取剂吸附的杂质。淋洗后，弃去淋洗产生的流出液。
[0074]优选地，淋洗剂的体积为分离柱10的容积1/8倍?1倍。淋洗剂的流速为0.lmL/min ?lmL/min。
[0075]淋洗剂的极性与待前处理的化学样品的溶剂的极性相反。优选地，淋洗剂选自去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷、戊烷、质量分数为10%碳酸钠的水溶液、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠水溶液中的至少一种。
[0076]进一步优选地，淋洗剂选自去离子水、质量分数为10%碳酸钠的水溶液、甲醇、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、氯仿、二氯甲烷、石油醚、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠的水溶液中的至少一种。
[0077]步骤240:用洗脱剂对固相萃取柱进行洗脱，得到洗脱液。
[0078]用洗脱剂对固相萃取柱进行洗脱，以分离吸附于固相萃取柱上的目标组分。
[0079]用洗脱剂注入分离柱10中，使洗脱剂缓慢流入固相萃取剂，实现目标组分的脱附，得到洗脱液。所得到的洗脱液即可用于色谱分析。
[0080]优选地，洗脱剂的体积为分离柱10的容积1/8倍?1/2倍。洗脱剂的流速为0.lmL/min ?lmL/min。
[0081]上述分离柱10的容积是指中空的柱体101的容积。
[0082]优选地，得到洗脱液后，再将洗脱液用氮气吹干，再用ImL?1mL溶剂对吹干得到的干燥物进行定容，定容后将该溶液送入后续检测设备，如液相色谱仪等进行分析。
[0083]上述溶剂选自去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷及戊烷中的至少一种。优选地，上述有机溶剂选自甲醇、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、氯仿、二氯甲烷及石油醚中的至少一种。
[0084]上述基于固相萃取的化学样品前处理方法，通过石墨烯或经过修饰的石墨烯与目标组分间的强吸附作用，使其对特定的目标组分有固定能力，而对非目标组分没有吸附能力，从而有效地捕捉了样品中痕量或微量的目标组分，并能在后续的色谱分析中得到具体含量的测定，从而避免了目标组分无法被测出真实值而存在的数据失真的问题。
[0085]并且，上述基于固相萃取的化学样品前处理方法中，使用石墨烯或经过修饰的石墨烯作为固相萃取剂，有效地减少了固相萃取剂的使用量，使分析过程中的浪费减少，成本降低。
[0086]上述经过修饰的石墨烯大部分采用LomedaJR, DoyleO), KosynkinDV, HwangffF,TourJ M.J.Am.Chem.Soc.，2008, 130:16201—16206中报道的重氮盐方法进行官能化修饰。
[0087]如，十二烷基化石墨烯采用对十二烷基苯基重氮盐作为烷基化试剂对石墨烯进行修饰得到，羧基化石墨烯采用重氮甲酸酯反应后水解进行羧基化对石墨烯进行修饰得到。
[0088]氨基化石墨烯另米用Krabbenborg S，Naber W J M, Velders A H, Reinhoudt DN，Wiel W G.Chem-Eur J.，2009, 15:8235— 8240中报道的叠氮化-还原进行氨基化对石墨烯进行修饰得到；羟基化石墨烯采用硼氢化钠选择性还原氧化石墨烯的方法进行羟基化度石墨烯进行修饰得到。
[0089]以下为具体实施例。
[0090]实施例1
[0091]1、根据组分极性选用寡层石墨烯作为固相萃取剂。将寡层石墨烯松散装入一端用多孔性氧化铝筛板封住的聚丙烯塑料柱体中，固相萃取剂的体积占聚丙烯塑料柱体的容积的1/5，然后用另一个多孔性氧化铝氧化筛板封住聚丙烯塑料柱体，将装有寡层石墨烯的聚丙烯塑料柱体放在摇床上振动3min，再轻压多孔性氧化铝筛板以压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0092]2、分别配制α-硝基萘、苯酚、季戊四醇、苯甲酸和萘的工作液，溶剂均为二氯甲烷，浓度均为lOOug/L，再加入甲基红作为杂质组分，甲基红的浓度为lmg/L。
[0093]3、将甲醇加入固相萃取柱中对固相萃取柱进行活化，甲醇的流速为lmL/min，甲醇的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/8倍。
[0094]4、分别取10mL上述工作液注入活化后的上述固相萃取柱中，进行上样。上述工作液的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/8倍，流速为lmL/min。
[0095]5、用乙醇对上述固相萃取剂进行淋洗，乙醇的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/8倍,流速为lmL/min。
[0096]6、再用乙腈和石油醚按体积比为1:1混合的混合溶液0.5mL进行洗脱得到洗脱液，混合溶液的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/8倍，混合溶液的流速为0.5mL/min。
[0097]7、将上述洗脱液用氮气吹干得到干燥物，再用ImL乙醇进行定容，取20uL进样进行液相色谱分析(使用安捷伦1100高效液相色谱工作站，流动相为乙腈和水按体积比1:1混合的混合溶剂，流速为0.5mL/min)，得到的谱图如图3所示。
[0098]由图3可看出，上述使用寡层石墨烯作为固相萃取剂的固相萃取柱对上述各项目标组分能够很好的选择性捕捉并解离，能够较好地除去杂质甲基红。
[0099]实施例2
[0100]1、根据组分极性选用羟基化石墨烯作为固相萃取剂。将羟基化石墨烯松散装入一端用多孔性氧化铝筛板封住的聚丙烯塑料柱体中，固相萃取剂的体积占聚丙烯塑料柱体的容积的1/8，然后用另一个多孔性氧化铝筛板封住聚丙烯塑料柱体，将装有羟基化石墨烯的聚丙烯塑料柱体放在摇床上振动3min，再轻压多孔性氧化铝筛板以压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0101]2、分别配制氯丙烯、丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯醇的工作液，溶剂均为甲醇，浓度均为100ug/L,再加入健那绿B作为杂质组分,健那绿B的浓度为lmg/L。
[0102]3、将乙酸乙酯和乙醇按体积比1:1混合的混合溶剂加入固相萃取柱中对固相萃取柱进行活化，混合溶剂的流速为1.5mL/min，混合溶剂的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/8 倍。
[0103]4、分别取10mL上述工作液注入活化后的上述固相萃取柱中，进行上样。上述工作液的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的I倍，流速为lmL/min。
[0104]5、用异丙醇对上述固相萃取剂进行淋洗，异丙醇的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的I倍，流速为0.5mL/min。
[0105]6、再用乙酸乙酯和二氯甲烷体积比为2:1的混合溶液0.5mL进行洗脱得到洗脱液，混合溶液的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/8倍，混合溶液的流速为lmL/min。
[0106]7、将上述洗脱液用氮气吹干得到干燥物，再用ImL乙腈进行定容，取20uL进样进行液相色谱分析(使用安捷伦1100高效液相色谱工作站，流动相为甲醇和水按体积比4:1混合的混合溶剂，流速为0.5mL/min),得到的谱图如图4所示。
[0107]由图4可看出，上述使用羟基化石墨烯作为固相萃取剂的固相萃取柱对上述各项目标组分能够很好的选择性捕捉并解离，能够较好地除去杂质健那绿B。
[0108]实施例3
[0109]1、分别将多种待选择的固相萃取剂加入乙醇中配制成多组固相萃取剂分散液，浓度为0.lmg/mL，再将欲在待测样品中检测的目标组分的纯品也与上述溶剂配成以0.5mg/mL为梯度，浓度为0.5mg/mL?5mg/mL的一序列目标组分分散液，其中，目标组分的纯品分别为萘乙酸、吲哚丁酸、水杨酸和苯磺酸。分别将固相萃取剂分散液与目标组分分散液以体积比1:1的比例混合得到多份混合物，每份混合物取ImL进行超声分散，待该混合物静止沉降30min后，含有氨基化石墨烯的混合物的沉降程度最低，选择氨基化石墨烯作为固相萃取剂。
[0110]2、选用氨基化石墨烯作为固相萃取剂。将氨基化石墨烯松散装入一端用多孔性氧化铝筛板封住的聚丙烯塑料柱体中，固相萃取剂的体积占聚丙烯塑料柱体的容积的1/6，然后用另一个多孔性氧化铝筛板封住聚丙烯塑料柱体，将装有氨基化石墨烯的聚丙烯塑料柱体放在摇床上振动3min，再轻压多孔性氧化铝筛板以压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0111]3、分别配制萘乙酸、吲哚丁酸、水杨酸和苯磺酸的工作液，溶剂均为乙醇，浓度均为lOOug/L，再加入二甲苯青作为杂质组分，二甲苯青的浓度为lmg/L。
[0112]4、将乙腈加入固相萃取柱中对固相萃取柱进行活化，乙腈的流速为lmL/min，乙腈的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1倍。
[0113]5、分别取100mL上述工作液注入活化后的上述固相萃取柱中，进行上样。上述工作液的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1倍，流速为0.lmL/min。
[0114]6、用异丙醇对上述固相萃取剂进行淋洗，异丙醇的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1倍，流速为0.8mL/min。
[0115]7、再用乙腈和水体积比为1:1的混合溶液0.5mL进行洗脱得到洗脱液，混合溶液的体积为聚丙烯塑料柱的容积的1/2倍，混合溶液的流速为0.lmL/min。
[0116]8、将上述洗脱液用氮气吹干得到干燥物，再用lmL乙酸乙酯进行定容，取20uL进样进行液相色谱分析(使用安捷伦1100高效液相色谱工作站，流动相为乙腈和水按体积比1:1混合的混合溶剂，流速为0.5mL/min)，得到的谱图如图5所示。
[0117]由图5可看出，上述使用氨基化石墨烯作为固相萃取剂的固相萃取柱对上述各项目标组分能够很好的选择性捕捉并解离，能够较好地除去二甲苯青。
[0118]实施例4
[0119]1、分别将多种待选择的固相萃取剂加入二氯甲烷中配制成多组固相萃取剂分散液，浓度为0.5mg/mL，再将欲在待测样品中检测的目标组分的纯品也与上述溶剂配成以0.5mg/mL为梯度，浓度为0.5mg/mL?5mg/mL的一序列目标组分分散液，其中，目标组分的纯品分别为叶黄素、叶绿素b、叶绿素a和烯。分别将固相萃取剂分散液与目标组分分散液以体积比1:1的比例混合得到多份混合物，每份混合物取5mL进行超声分散，待该混合物静止沉降60min后，含有十二烷基化石墨烯的混合物的沉降程度最低，选择十二烷基化石墨烯作为固相萃取剂。
[0120]2、选用十二烷基化石墨烯作为固相萃取剂。将十二烷基化石墨烯松散装入一端用多孔性氧化铝筛板封住的聚丙烯塑料柱体中，固相萃取剂的体积占聚丙烯塑料柱体的容积的1/6，然后用另一个多孔性氧化铝筛板封住聚丙烯塑料柱体，将装有十二烷基化石墨烯的聚丙烯塑料柱体放在摇床上振动3min，再轻压多孔性氧化铝筛板以压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0121]3、分别配制叶黄素、叶绿素b、叶绿素a和烯的工作液，溶剂均为乙酸乙酯，浓度均为100ug/L,再加入刚果红作为杂质组分，刚果红的浓度为lmg/L。
[0122]4、将二氯甲烷和石油醚按体积比1:2混合的混合溶剂加入固相萃取柱中对固相萃取柱进行活化，混合溶剂的流速为2mL/min，混合溶剂的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1倍。
[0123]5、分别取100mL上述工作液注入活化后的上述固相萃取柱中，进行上样。上述工作液体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1倍，流速为0.5mL/min。
[0124]6、用氯仿和二氯甲烷按体积比1:2混合的混合溶剂上述固相萃取剂进行淋洗，混合溶剂的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1倍，流速为0.lmL/min。
[0125]7、再用乙酸乙酯和石油醚按体积比为2:1混合的混合溶液0.5mL进行洗脱得到洗脱液，混合溶液的体积为聚丙烯塑料柱的容积的1/4倍，混合溶液的流速为0.8mL/min。
[0126]8、将上述洗脱液用氮气吹干得到干燥物，再用lmL氯仿进行定容，取20uL进样进行液相色谱分析(使用安捷伦1100高效液相色谱工作站，流动相为甲醇和水按体积比4:1混合的混合溶剂，流速为0.5mL/min)，得到的谱图如图6所示。
[0127]由图6可看出，上述使用十二烷基化石墨烯作为固相萃取剂的固相萃取柱对上述各项目标组分能够很好的选择性捕捉并解离，能够较好地除去刚果红。
[0128]实施例5
[0129]1、分别将多种待选择的固相萃取剂加入二氯甲烷中配制成多组固相萃取剂分散液，浓度为0.5mg/mL，再将欲在待测样品中检测的目标组分的纯品也与上述溶剂配成以0.5mg/mL为梯度，浓度为0.5mg/mL?5mg/mL的一序列目标组分分散液，其中，目标组分的纯品为α-六六六。分别将固相萃取剂分散液与目标组分分散液以体积比1:1的比例混合得到多份混合物，每份混合物取5mL进行超声分散，待该混合物静止沉降60min后，含有十二烷基化石墨烯的混合物的沉降程度最低，选择十二烷基化石墨烯作为固相萃取剂。
[0130]2、选用十二烷基化石墨烯作为固相萃取剂。将十二烷基化石墨烯松散装入一端用多孔性氧化铝筛板封住的聚丙烯塑料柱体中，固相萃取剂的体积占聚丙烯塑料柱体的容积的1/6，然后用另一个多孔性氧化铝筛板封住聚丙烯塑料柱体，将装有十二烷基化石墨烯的聚丙烯塑料柱体放在摇床上振动3min，再轻压多孔性氧化铝筛板以压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0131]3、将受α-六六六污染的茶叶样品粉碎后过50目筛得到茶叶粉，取2.5g茶叶粉加入20mL正己烷-丙酮(正己烷和丙酮的体积比为97.5:2.5)的混合液中提取，置于45°C的摇床中震荡提取40min,得到提取液。
[0132]4、将质量分数为37%的盐酸加入固相萃取柱中对固相萃取柱进行活化，盐酸的流速为0.5mL/min，混合溶剂的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的I倍。
[0133]5、将5mL上述提取液注入活化后的上述固相萃取柱中进行上样，上述提取液的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/8倍,流速为lmL/min。
[0134]6、用乙腈对上述固相萃取剂进行淋洗，乙腈的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的I倍，流速为lmL/min。
[0135]7、再用乙酸乙酯和石油醚按体积比为1:9混合的混合溶液25mL进行洗脱得到洗脱液，洗脱液中保留茶叶中的色素，除去农药残留与茶叶中其他成分，其中混合溶液的体积为聚丙烯塑料柱的容积的1/4倍，混合溶液的流速为lmL/min。
[0136]8、将上述洗脱液用氮气吹干后用ImL正己烷定容，将定容后的溶液取20uL进样进行液相色谱分析(使用安捷伦1100高效液相色谱工作站，流动相为乙腈和水按体积比1:1混合的混合溶剂，流速为0.5mL/min)。另取α -六六六配成100ng/mL的农药样品溶液,取样品溶液20uL进样，用于标定茶叶样品中的α-六六六。最后标定完成的谱图如图7，无色素杂峰干扰，且能有效使α -六六六被洗脱下来，证明石墨烯固相萃取柱有效地完成了其除杂色素的功能。
[0137]实施例6
[0138]1、分别将多种待选择的固相萃取剂加入二氯甲烷中配制成多组固相萃取剂分散液，浓度为0.5mg/mL，再将欲在待测样品中检测的目标组分的纯品也与上述溶剂配成以0.5mg/mL为梯度，浓度为0.5mg/mL?5mg/mL的一序列目标组分分散液，其中，目标组分的纯品分别为叶黄素、叶绿素b、叶绿素a和烯。分别将固相萃取剂分散液与目标组分分散液以体积比1:1的比例混合得到多份混合物，每份混合物取5mL进行超声分散，待该混合物静止沉降60min后，含有十二烷基化石墨烯的混合物的沉降程度最低，选择十二烷基化石墨烯作为固相萃取剂。
[0139]2、选用十二烷基化石墨烯作为固相萃取剂。将十二烷基化石墨烯松散装入一端用多孔性氧化铝筛板封住的聚丙烯塑料柱体中，固相萃取剂的体积占聚丙烯塑料柱体的容积的1/6，然后用另一个多孔性氧化铝筛板封住聚丙烯塑料柱体，将装有十二烷基化石墨烯的聚丙烯塑料柱体放在摇床上振动3min，再轻压多孔性氧化铝筛板以压实固相萃取剂，得到固相萃取柱。
[0140]3、将番茄样品切块后送入粉碎机打磨成均浆，再取0.5g番茄浆加入10ml丙酮，在120w超声下进行萃取，lOmin后滤出番茄残渣，得到提取液。
[0141]4、将二氯甲烷和氯仿按体积比1:2混合的混合溶剂加入固相萃取柱中对固相萃取柱进行活化，混合溶剂的流速为0.8mL/min，混合溶剂的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1倍。
[0142]5、将2mL上述提取液注入活化后的上述固相萃取柱中进行上样，上述提取液的体积为聚丙烯塑料柱体的容积的1/9倍，流速lmL/min。
[0143]6、再用5mL的10%碳酸钠溶液淋洗，然后用5mL的37%的盐酸淋洗，洗涤后含有杂质的废液弃去，其中，碳酸钠溶液和盐酸的总体积是聚丙烯塑料柱体的容积的1倍，碳酸钠溶液的流速为0.5mL/min，盐酸的流速为0.5mL/min。
[0144]7、最后用正己烷15mL洗脱色素，得到洗脱液。正己烷的体积为聚丙烯塑料柱的容积的1/6倍，正己烧的流速为0.3mL/min。
[0145]8、将上述洗脱液用氮气吹干后用lmL的正己烷定容，将定容后的溶液去20uL进样进行液相色谱分析(使用安捷伦1100高效液相色谱工作站，流动相为乙腈和水按体积比1:1混合的混合溶剂，流速为0.5mL/min)，得到谱图如图8，证明了石墨烯固相萃取柱能有效地将番茄中的番茄红素与β_胡萝卜素进行保留，并有效地通过淋洗洗脱番茄果实中的有机酸，使其不在后续的色谱中进行干扰。
[0146]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种固相萃取柱，其特征在于，包括分离柱及填充于所述分离柱中的固相萃取剂，所述固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯；所述石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯，所述经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的固相萃取柱，其特征在于，所述分离柱包括中空的聚丙烯塑料柱及可拆卸地设置于所述聚丙烯塑料柱内部的两个多孔性氧化铝筛板；所述固相萃取剂填充于所述两个多孔性氧化铝筛板之间。
3.一种固相萃取柱的制备方法，包括如下步骤: 从多种待选择的固相萃取剂中选择一种，所述待选择的固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯；所述石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯，所述经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氣甲基化石墨稀、十_■烧基化石墨稀、十八烧基化石墨稀、氣化石墨稀、漠化石墨稀、氣化石墨稀及鹏化石墨稀中的至少一种； 将所选择的固相萃取剂装入分离柱中，将装有所述固相萃取剂的分离柱放在摇床上振动3min，并压实所述固相萃取剂，得到所述固相萃取柱。
4.根据权利要求3所述的固相萃取柱的制备方法，其特征在于，所述从多种待选择的固相萃取剂中选择一种的方法具体为: 分别将多种待选择的固相萃取剂配制成多组固相萃取剂分散液，并将欲在待测样品中检测出的目标组分的纯品配制成多组目标组分分散液，分别将多组固相萃取剂分散液与多组目标组分分散液进行混合得到多组混合物，将每组所述混合物进行超声分散，待所述混合物沉降后，选择沉降程度最低的一组混合物中的固相萃取剂； 所述多种待选择的固相萃取剂为石墨烯或经过修饰的石墨烯，所述石墨烯为单层石墨烯或寡层石墨烯，所述经过修饰的石墨烯选自氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨稀、砸酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氣甲基化石墨稀、十_■烧基化石墨稀、十八烧基化石墨稀、氣化石墨稀、溴化石墨烯、氯化石墨烯和碘化石墨烯及氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨稀、砸酸基石墨稀、憐酸基石墨稀、轻基化石墨稀、疏基化石墨稀、甲基化石墨稀、稀丙基化石墨稀、二氣甲基化石墨稀、十_■烧基化石墨稀、十八烧基化石墨稀、氣化石墨稀、漠化石墨烯、氯化石墨烯和碘化石墨烯中的至少一种。
5.一种基于固相萃取的化学样品前处理方法，其特征在于，包括如下步骤: 对权利要求1?2任一项所述的固相萃取柱进行活化； 将待前处理的化学样品注入活化后的所述固相萃取柱中； 用淋洗剂对所述固相萃取柱进行淋洗；及 用洗脱剂对所述固相萃取柱进行洗脱，得到洗脱液。
6.根据权利要求5所述的基于固相萃取的化学样品前处理方法，其特征在于，对权利要求I?2任一项所述的固相萃取柱进行活化的操作具体为:将活化剂加入所述固相萃取柱中，所述活化剂的体积为所述分离柱的容积的1/8倍?I倍；所述活化剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷、戊烷、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠水溶液中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的基于固相萃取的化学样品前处理方法，其特征在于，待前处理的化学样品的体积为所述分离柱的容积的1/8倍?I倍。
8.根据权利要求5所述的基于固相萃取的化学样品前处理方法，其特征在于，所述淋洗剂的体积为所述分离柱的容积的1/8倍?I倍；所述淋洗剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷、戊烷、质量分数为37%的盐酸及质量分数为40%氢氧化钠水溶液中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的基于固相萃取的化学样品前处理方法，其特征在于，所述洗脱剂的体积为所述分离柱的容积的1/8倍?1/2倍；所述洗脱剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲苯、苯、环己烷、石油醚、己烷及戊烷中的至少一种。
10.根据权利要求5所述的基于固相萃取的化学样品前处理方法，其特征在于，还包括对所述洗脱液进行处理的步骤，所述对洗脱液进行处理的步骤具体为:将所述洗脱液用氮气吹干得到干燥物，再用所述洗脱剂对所述干燥物进行定容。
【文档编号】B01D15/22GK104258598SQ201410499811
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】张明东, 张麟德 申请人:深圳粤网节能技术服务有限公司