用于大体积样品的固相萃取盘及其处理方法与流程

本发明涉及一种固相萃取盘及其处理方法，尤其涉及一种用于大体积样品的固相萃取盘及其处理方法。
背景技术：
大体积样品，比如环境水样，含有痕量的有毒有害物质。因为含量非常低，常规的分析仪器不能达到直接进样分析的灵敏度，需要对大体积的样品进行痕量物质的富集。比较常见的方法是进行固相萃取，固相萃取中特别适用于大体积样品处理的，称做固相萃取盘或者固相萃取膜片。因为样品的体积过大，必须对于固相萃取的结构进行特殊设计才能满足快速萃取的要求。市场上现有的产品最主要的是3m公司的empore固相萃取膜片和j.t.baker公司的speedisk固相萃取盘。3m公司的empore固相萃取膜片需要配备单独的设备或者装置才能使用，产品从结构上来说无法与通用的接口连接，因此也无法用于全自动固相萃取仪的连接，外出采样时需要携带专门的负压萃取装置，该装置的样品杯体积只有1l，无法实现连续的大体积样品处理，3m的固相萃取膜片结构如图1所示；图1来自美国专利文献us6492183，包括单片多层萃取膜10，第一多孔支撑层12，第二多孔支撑层14，萃取膜的边界16，固相萃取介质层18，纤维基质20和吸附剂颗粒22。j.t.baker公司的speedisk固相萃取盘有同样的问题，因为其结构设计只适用于负压模式，萃取盘的上端是固定的样品池，尽管萃取盘下端带有鲁尔口可以方便与手动的固相萃取装置连接，但是无法实现与全自动固相萃取仪的联用，也无法实现与大体积溶液采样装置的蠕动泵连接，speedisk固相萃取盘结构如图2所示，包括下底座10’，支撑屏15，填充满吸附剂的spe萃取盘20’，样品池25和夹具30。由上可见，上述这两种产品有各自的弊端。因此有必要对现有的固相萃取盘进行改进，能够实现零障碍连接，轻松连接大容量采样管、各种固相萃取手动装置、全自动固相萃取装置、以及大体积溶液采样装置。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大体积样品的固相萃取盘及其处理方法，既有较高的回收率和稳定性，又能提高萃取的均匀性，减少死体积，并可方便实现各种通用连接，大大提升使用的便捷性。本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于大体积样品的固相萃取盘，包括由上盖和底盘组成的外壳，其中，所述上盖和底盘通过超声波密封粘合在一起，所述上盖和底盘之间设有萃取层，所述萃取层和上盖、底盘之间均设置有过滤/支撑层，所述上盖和底盘的外表面贯穿设置有标准鲁尔口，所述上盖和底盘的内表面设置有液体流路。上述的用于大体积样品的固相萃取盘，其中，所述上盖和底盘的内表面为圆盘面，所述液体流路沿圆盘面的径向方向对称分布，所述液体流路的长度为10-25mm，相邻两个液体流路之间形成15°-45°的夹角。上述的用于大体积样品的固相萃取盘，其中，所述底盘的内表面上还形成有环形槽，所述环形槽与径向分布的液体流路相连通。上述的用于大体积样品的固相萃取盘，其中，所述上盖和底盘的材质均为聚丙烯。上述的用于大体积样品的固相萃取盘，其中，所述过滤/支撑层材质为微米级的pp滤膜或玻璃纤维滤膜。上述的用于大体积样品的固相萃取盘，其中，所述萃取层中的萃取填料为多种官能团的硅胶填料或聚合物填料，所述萃取填料的粒径为10um-100um，所述萃取填料上下两面放置厚度小于0.5mm的滤片，所述萃取填料与上下滤片一起压制形成3-5mm的片层结构。本发明为解决上述技术问题还提供一种大体积样品的固相萃取处理方法，采用上述的用于大体积样品的固相萃取盘，包括如下步骤：a)选用hlb或psd作为萃取层中的萃取填料；b)获取5-10l样品，加入活化剂和平衡剂混合后，从上盖鲁尔口以25ml/min-75ml/min的流速控制混合液进入固相萃取盘；c)萃取完成后，加入洗脱剂清洗。上述的大体积样品的固相萃取处理方法，其中，所述步骤b)加入15-30ml甲醇作为活化剂，加入15-30ml去离子水作为平衡剂，所述步骤c)加入15-30ml甲醇或者20-40ml二氯甲烷作为洗脱剂。上述的大体积样品的固相萃取处理方法，其中，还包括将多个固相萃取盘的底盘和上盖相串联。上述的大体积样品的固相萃取处理方法，其中，所述萃取层中的萃取填料为多种官能团的硅胶填料或聚合物填料，所述萃取填料的粒径为10um-100um，所述多个串联固相萃取盘的萃取填料的粒径依次变小。本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的用于大体积样品的固相萃取盘及其处理方法，通过固相萃取盘采用超声波粘合技术，无缝焊接，尤其在与大体积溶液采样装置的连接时，随着样品体积增大，样品中细微的颗粒物会不断聚集在萃取盘的过滤层，导致萃取盘承受的压力越来越大，与螺纹接口相比，超声波粘合的焊接方式可以将样品因压力过大而泄露的几率降到最低。同时萃取盘内部的液体流路设计能够保证样品均匀分布在萃取盘中，并且可以将死体积降至最低。通过食用性色素测试，在25ml/min-75ml/min的任意实验流速下，从外面观察可以看到色素均匀地分布在萃取盘中，强行破坏萃取盘，发现色素在萃取盘填料层的分布确实是均匀的。再次进行食用性色素测试，然后用有机溶剂洗脱，抽干洗脱溶剂之后强行破坏萃取盘，发现色素没有在萃取盘填料层的任意边缘残留，说明萃取盘的流路设计可以充分保证萃取盘的均匀性和最小的死体积。附图说明图1为现有3m公司的empore固相萃取膜片结构示意图；图2为现有j.t.baker公司的speedisk固相萃取盘结构示意图；图3为本发明用于大体积样品的固相萃取盘分解结构示意图；图4为本发明用于大体积样品的固相萃取盘剖面结构示意图；图5为本发明固相萃取盘的液体流路分布示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图3为本发明用于大体积样品的固相萃取盘分解结构示意图；图4为本发明用于大体积样品的固相萃取盘剖面结构示意图。请参见图3和图4，本发明提供的用于大体积样品的固相萃取盘，外壳由上盖1和底盘2两部分组成。上盖1和底盘2的材质均为聚丙烯，可以耐受固相萃取中所需应用到的各种洗脱溶剂。上盖1和底盘2采用超声波粘合的技术密封，焊接的强度接近一块整体的pp材料，可以耐受100pci的压力，与螺纹接口相比，超声波粘合的密封方式可以将样品因压力过大而泄露的几率降到最低。上盖1和底盘2分别进行了对称性液体流路的设计，液体流路的长度在10-25mm不等，液体流路之间的角度在15-45°之间不等，从而保证样品溶液分布的均一性。通过食用性色素测试，在25ml/min-75ml/min的任意实验流速下，从外面观察可以看到色素均匀地分布在萃取盘中，强行破坏萃取盘，发现色素在萃取盘填料层的分布确实是均匀的。再次进行食用性色素测试，然后用溶剂洗脱，抽干洗脱溶剂之后强行破坏萃取盘，发现色素没有在萃取盘填料层的任意边缘残留，说明萃取盘的流路设计可以充分保证萃取盘的均匀性和最小的死体积。上盖1和底盘2均是标准鲁尔口设计，使得与任意采样装置和固相萃取装置零障碍连接。上盖1和底盘2之间的是过滤/支撑层3和萃取层4。大体积样品中含有的微小颗粒物，可以通过过滤介质去除，防止在萃取的过程中堵塞在填料层。过滤/支撑层3的厚度、材质和粒径范围可以根据样品的颗粒物程度调整。大体积样品，比如5-10l样品，被希望每小时的处理量当然是越多越好，因此对于萃取填料的要求是萃取效率高。填料的富集效率越高相对粒径就越小，阻力就会越高。当样品中的颗粒物不断聚集，最容易在萃取层堵塞，造成萃取中断。所以过滤/支撑层3的厚度越大、粒径越小，对于颗粒物的拦截作用越好。可以根据实际的样品，形成不同规格过滤/支撑层3和萃取层4的组合。除了过滤的作用，过滤/支撑层3还起到支撑的作用，过滤介质具有的网状结构具有一定的厚度，可以将萃取层4固定在中间。过滤/支撑层3的材质可以是微米级的pp滤膜、玻璃纤维滤膜等类似过滤材料。萃取层4中的萃取填料可以是各种官能团的硅胶填料或聚合物填料，比如c18，ps/dvb，hlb等。萃取填料的粒径在10um-100um不等，粒径范围越窄，回收率和稳定性越好。在填料上下两面放置厚度小于0.5mm的滤片，与填料一起压制成3-5mm片层。由于本发明的固相萃取盘的上盖1和底盘2均是标准鲁尔口设计，本发明的还可以将多个固相萃取盘的底盘和上盖相串联。这种设计还有另外三种好处：1)可以将不同种类的萃取盘串联，实现多种物质的同时分析；2)未知样品，成分复杂时，可以将同类型的萃取盘串联使用，避免了穿透的风险；3)过滤层和萃取填料的厚度可以根据实际样品调节，对于颗粒物较多的样品，可以有针对性的增加过滤层的厚度，避免在采样过程中因为阻力过大而中断。多个串联固相萃取盘的萃取填料和厚度可以灵活选择，所述萃取填料的粒径为10um-100um，所述多个串联固相萃取盘的萃取填料的粒径依次变小，以便获得更好的回收率和稳定性。本发明采用超声粘合技术制作固相萃取盘，固相萃取盘的外壳由上盖1和底盘2两部分组成，上盖1和底盘2分别设计了对称性液体流路。即所述上盖1和底盘2的内表面为圆盘面，所述液体流路沿圆盘面的径向方向对称分布，液体流路的长度在10-25mm不等，相邻液体流路之间的角度在15-45°之间不等，从而保证样品溶液分布的均一性,如图5所示。底盘2上还设有环形槽。环形槽主要是两个作用：一是对于填充层起到支架的作用，二是环形槽本身也是引流的作用。萃取层4与上盖1之间的过滤层3，具有一定厚度和弹性，并且可以实现精确剪裁，过滤层3可以填充在上盖1和萃取层4之间，保证三者紧密结合，没有空隙。上盖1和底盘2均是标准鲁尔口设计，使得与任意采样装置和固相萃取装置零障碍连接。过滤/支撑层3和萃取层4是填充层，将过滤/支撑层3和萃取层4放入底盘2中，通过超声波粘合，将上盖1和底盘2无缝焊接在一起，完成固相萃取盘的制作。本发明能够实现与大容量采样管、固相萃取手动装置、固相萃取全自动装置的轻松连接，满足每种使用者的习惯和方式。下面再通过ab两项实验进行数据对比。实验a：hlb(亲水疏水平衡)填料测试四环素类物质，对比固相萃取小柱与固相萃取盘的回收率和稳定性。hlb小柱对于水中四环素类物质的富集是经典的spe案例。通过与小柱的回收率对比，本发明固相萃取盘在50ml/min的流速下获得的回收率数据，可以完美相比通用spe小柱重力流速下的数据，证明其设计和制作上的优势，证明萃取盘的设计合理，实用性达到要求。固相萃取盘与固相萃取小柱的数据对比如下：hplc-uv检测如下(高效液相色谱-紫外检测器)：10ppm标准品12平均值回收率/％spe小柱回收率/％土霉素297084210956212435211695.571.26％73.16％四环素373894275547273792274669.573.46％76.14％金霉素148367121451100984111217.574.96％73.56％实验b：ps/dvb填料测试苯酚类物质，对比3m的empore固相萃取膜片与本发明萃取盘的回收率和稳定性，证明本发明的萃取盘在性能上与empore固相萃取膜片一样优异。本发明固相萃取盘与3mempore膜片的数据对比如下：gc/fid检测如下(气相色谱/氢火焰检测器)：本发明固相萃取盘的回收率与3mempore膜片平均回收率接近，具有等同的竞争优势，甚至更好，说明在大体积水样的萃取性能上萃取盘效果很好。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。当前第1页12