簡述分散液-液微萃取技術及其應用

姜晨陽，潘 飛，郝曉雯，鄔旭然

(煙臺大學化學化工學院，山東 煙臺 264005)

簡述分散液-液微萃取技術及其應用

姜晨陽，潘 飛，郝曉雯，鄔旭然

(煙臺大學化學化工學院，山東 煙臺 264005)

分散液-液微萃取(DLLME)技術是2006年Rezaee等第一次提出了一種新的樣品前處理技術，具有操作簡單、快速、成本低、試劑消耗少,回收率和富集效率高等特點。本文主要從DLLME的主要影響因素及其發(fā)展應用兩個方面出發(fā)進行論述。

分散液-液微萃?。环蛛x富集;樣品分析

作為一種新型的樣品前處理技術,DLLME因其在樣品分離富集方面具有簡便快速等優(yōu)點并且與后期的檢測具有良好的相容性而在近年來有機化合物及痕量金屬離子分析中逐漸展現(xiàn)出良好的應用前景。能與該技術相結合的檢測手段很多，例如分光光度計法，ICP-AES法，ICP-MS法，高效液相色譜法，氣相色譜法，ICP-AAS，F(xiàn)AAS等。因此近年來關于DLLME的相關研究發(fā)展非常迅速，發(fā)表的相關綜述數(shù)十篇[1-16]，相關應用性文章也達到近千篇。DLLME的基本原理主要是利用待測物在樣品溶液和萃取劑中的溶解度不同從而實現(xiàn)分離富集。在實驗操作過程中，首先向離心管中的待測溶液中加入混合均勻的萃取劑和分散劑(分離富集金屬離子時需先加螯合劑或絡合劑)使整個體系形成渾濁體系，再通過離心機進行離心分層后通過微量進樣器取出下層有機相進行檢測分析。

1 影響DLLME的因素

影響DLLME的主要因素[17]包括萃取劑和分散劑的種類及體積,螯合劑的種類及體積，萃取時間以及電解質等。

2.1 萃取劑的種類

在DLLME中對萃取劑的要求是(1)極性或中等極性的溶劑(2)相對密度大于水且不溶于水(3)對分析物的溶解性大于水(4)萃取相與隨后的儀器分析方法有良好的相容性。常用的萃取劑分為傳統(tǒng)的四氯化碳,氯仿,二氯甲烷,四氯乙烯,氯苯,溴乙烷,1,2-二氯苯,對氯甲苯,二硫化碳以及新型的綠色有機溶劑正辛醇和十二醇等等。

1.2 分散劑的種類

在DLLME中分散劑起著至關重要的的作用,是形成渾濁體系的關鍵,因此對分散劑的要求包括(1)分散劑必須與萃取劑、水樣都有很好的相溶性(2)萃取劑在分散劑中的分配系數(shù)要大于其在樣品溶液中的分配系數(shù)(3)分散劑要有較好的色譜行為。此外為了保證有機溶劑在水相當中能夠更加的分散，獲得更大的液滴比表面也是十分重要的。常見的分散劑有甲醇，乙醇，丙酮，乙腈，四氫呋喃以及離子液體等。

1.3 萃取劑的體積

最佳的萃取劑體積是得到較高的富集倍數(shù)，萃取效率以及足夠的沉淀相的關鍵。萃取劑的體積較大時，通過離心獲得的有機相的體積較大，會使萃取效率降低，富集倍數(shù)較小；體積較小時，離心后難以得到足夠的沉淀相用于接下來的分析。因此在分散液微萃取中, 萃取劑的劑量非常少，一般為45 μL[18]左右。

1.4 分散劑的體積

分散劑的體積直接影響濁液的形成,富集倍數(shù)及萃取效率等。當分散劑體積增加時，目標分析物在水樣中的溶解度降低，萃取效率降低；當分散劑體積降低時，對萃取劑根本起不到分散的作用，使整個體系無法完全形成渾濁體系，因此為了獲得恒定體積的沉淀相，需要選擇適宜的分散劑體積，一般分散劑的體積在0.5～1.5mL之間。

1.5 螯合劑的種類

DLLME在分離富集痕量金屬離子的時一般先向樣品溶液中加入與待測物質能夠形成穩(wěn)定螯合物的螯合劑，通過少量有機溶劑對金屬螯合物的萃取，達到待測金屬從樣品中分離的目的。采用哪種螯合劑，與螯合劑是否能與金屬形成穩(wěn)定螯合物有關。到目前為止在DLLME中常用的螯合劑或者絡合劑有很多種，例如乙二胺四乙酸(EDTA)，8-羥基喹啉,雙硫腙,硫脲，1- (2-吡啶偶氮)-2-萘酚 (PAN)，二苯碳酰二肼(DPCI)等。此外由于DLLME對于高度親水的中性分析物是不適用的，因此螯合物與金屬離子的鏈接形式和其疏水性對萃取效率存在著很大影響，疏水性越強，分配系數(shù)K越大，萃取到溶劑中的待測物就越多，萃取效率越高。

1.6 螯合劑的用量

在痕量金屬離子的測定過程中，螯合劑的用量對金屬螯合物的生成數(shù)量產生直接的影響，在一定濃度范圍內螯合劑的濃度越高，萃取到沉淀相的金屬離子濃度越高，萃取效率越高；但當螯合劑的濃度超過一定值時，溶液中沒能和金屬反應的疏水性螯合劑會競爭性的萃取到有機溶劑中，從而與疏水性的金屬螯合物爭奪溶劑，反而使溶劑萃取到的有機溶劑減少，萃取效率降低。因此選擇合適的螯合劑用量在DLLME分析技術中尤為重要。

1.7 萃取時間

在DLLME中通常將從向樣品溶液中加入分散劑與萃取劑形成渾濁體系到進行離心前的這段時間稱為萃取時間。經過多年的研究報道表明，在萃取劑與分散劑所形成的渾濁體系在與樣品溶液接觸的過程時發(fā)生的傳質速度非?？欤虼溯腿r間對DLLME的影響不大。一般的萃取時間大約為20min左右，但是在許多操作過程中會采用超聲輔助等手段既能促進濁液的均勻程度，也能提高萃取效率。

2.8 電解質的影響

在DLLME體系中由于電解質的存在一方面會因為發(fā)生水合作用從而使溶液中處于自由態(tài)的水分的含量降低，有利于溶質分析物的萃取效率；另一方面體系中由于電解質的存在靜電作用增強，從而會使萃取劑中目標分析物的溶解度降低，因此在進行DLLME的過程中需要我們具體情況具體分析。

因此未來在運用DLLME技術進行分離富集時對最優(yōu)條件的探索仍是關鍵點。

2 DLLME的應用

DLLME作為一種新型的樣品前處理手段既能分離富集環(huán)境水樣中的有機物，也能通過螯合劑進行螯合作用分離富集金屬離子，因此能與多種檢測儀器結合應用于環(huán)境水樣，有機物分析以及食品安全方面的檢測，本文主要從環(huán)境水樣，食品安全及金屬離子測定等方面對近年來該技術的發(fā)展應用進行報道。

2.1 在環(huán)境水樣及食品分析中的應用

Xu等[19]，Wang等[20]，Yao等[21]在對環(huán)境水樣進行分析檢測時均采用DLLME作為樣品前處理手段，他們將DLLME分別與高效液相色譜-質譜串聯(lián)，膠束毛細管電泳(MEKC)技術及液相色譜-串聯(lián)質相結合用于后期的檢測。Xu等將此結合技術用于分析檢測水樣的4種氨類化合物。萃取后的有機相富集倍數(shù)達到222～300倍，分析得RSD均小于3%，加標回收率均大于95%，完全能夠滿足水中痕量胺類檢測的需求，適合于廣泛推廣。 Wang等將此結合技術成功用于快速準確地檢測出環(huán)境水樣中的15種有機磷農殘。他們以四氯化碳為萃取劑丙酮為分散劑進行萃取，得到目標分析物的富集倍數(shù)能達到108～135倍,分析顯示在質量濃度10～10000μ/L之間呈現(xiàn)線性關系，相關系數(shù)達到0.999以上，檢出限為5μg/L，RSD均在3.0%間，實驗進行加標回收得到回收率為80.4%-119.2%，符合水體中各種有機磷類農殘的檢測要求。而Yao等將聯(lián)用技術在最優(yōu)條件下成功的應用于水中六溴環(huán)十二烷 3 種異構體的分析檢測。實驗以[C6MIM]PF6]作為萃取劑以丙酮作為分散劑，萃取得到的有機相的富集倍數(shù)達到130倍以上，后期檢測顯示HBCDs的3種異構體RSD(n=5)均小于5.3%，進行加標實驗得到加標回收率為91%102%。表明該方法不但簡便快捷而且準確性高。DLLME技術與檢測手段的結合在環(huán)境水樣中的成功應用還有許多，例如Chang等[2]利用該萃取技術與高效液相色譜紫外檢測結合成功的運用到水樣中甾體類激素的分析。Wang等[23將DLLME與衍生化高效液相色譜-熒光檢測法結合成功用于測定環(huán)境水樣中4種酚類內分泌干擾物。而Mo等[24將DLLME與分光光度法連用用于測定環(huán)境水樣中孔雀石綠并取得滿意的結果。不僅如此，DLLME在食品安全方面也得到廣泛的應用。Wang等[25將DLLME與MEKC相結合的技術成功的應用于果汁中的三種農殘進行了分析檢測。他們分別采用四氯化碳和丙酮作為分散劑，在最優(yōu)條件下進行分析，得到三種農殘的檢出限均為50ng/mL,RSD均小于10%，加標回收率均大于95%。因此DLLME在分析水樣中待測物以及食品安全檢測方面也具有較好的效果。

2.2 在分離富集痕量金屬離子方面的發(fā)展以及應用

由于金屬離子屬于親水性物質，與疏水性的有機物不同，因此在處理金屬離子時一般先向含有金屬離子的樣品溶液中加入絡合劑或螯合劑從而將親水性的金屬離子轉變成疏水性的金屬絡合物進而進行萃取分離，近年來關于DLLME技術在萃取分析金屬離子方面的研究工作有了很大的進展[26-35]。不僅如此，由于超聲輔助，加熱輔助等優(yōu)化手段的出現(xiàn)使得在萃取過程中分散劑在一定條件下也可以省略，從而對操作條件進行一定的優(yōu)化。Du等[36]對DLLME的操作過程進行優(yōu)化，建立了一種以超聲進行輔助的DLLME技術(USADLLME)，此優(yōu)化技術通過超聲波的震蕩作用能夠使樣品溶液與萃取劑在不加入分散劑的情況下混合均勻形成渾濁體系。他們將優(yōu)化了的DLLME技術與FAAS相結合，成功的應用到環(huán)境水樣中痕量鋅的檢測，實驗采用PAN為螯合劑、CCl4為萃取劑，在超聲輔助的條件下進行檢測萃取分析，萃取出的沉淀相中鋅離子的富集倍數(shù)達到130倍，RSD為3.5%，進行加標回收實驗得到回收率均大于93%，結果較為滿意。基于此Du等采用相同的分析方法對水樣中的鈷和銅進行萃取分析，實驗的萃取富集倍數(shù)，RSD，加標回收率等衡量數(shù)據(jù)均能達到檢測標準，在實際樣品中的檢測也比較成功，因此該技術為水樣中鋅，銅，鈷等離子的分離檢測提供了新的檢測手段。He等[37]將DLLME技術與石墨爐原子吸收光譜法相結合成功的應用于茶葉中鉛含量的檢測。實驗對目標物質的富集倍數(shù)能達到120倍，進行平行實驗以及加標回收實驗得到實驗的RSD為3%，加標回收率為98%，得到令人滿意的檢測結果。Duan等[38]將DLLME技術與測汞儀進行結合成功的應用于海產品在有機汞以及汞離子含量的檢測，并通過差減法得出無機汞的含量，成功的將DLLME技術與檢測手段以及計算理論結合起來成功的進行應用取得較好的結果。Wen等[39]在進行痕量金屬分析時采用一步置換法進行預處理。該技術主要利用各絡合物的穩(wěn)定常數(shù)不同從而實現(xiàn)了對特定待測金屬離子的高選擇性檢測，為復雜樣品中特定金屬離子的檢測提供了理論依據(jù)。經分析結果顯示，待測組分富集倍數(shù)達到88倍，RSD為2.4%，加標回收率為95%-104%，表明實驗準確性較好。因此DLLME與檢測器相結合對于分析痕量金屬離子具有廣泛的前景。

近期DLLME技術在多種檢測手段相結合方面呈現(xiàn)強勢的勁頭。Ricardo Leal Cunha等[40]將DLLME與氣相色譜與質譜(DLLME-GC-MS)相結合成功用于檢測尿液中安非他明類興奮劑(DIE,FEN,SIB)，實驗通過優(yōu)化各種影響因素得出采用80μL四氯化碳為萃取劑,1.0mL丙酮為分散劑進行萃取分析能夠得到最好的萃取效果，富集倍數(shù)均達到235倍以上，實驗得到有機相后進入氣相色譜與質譜進行分析得到得三種目標分析物的檢出限均為0.1ng/mL加標回收率均大于85%，這種檢測技術與前期的檢測方法相比也具有明顯的優(yōu)勢，Botré等[41]也對DIE 和FEN進行檢測，單所能檢測的的最低檢測濃度僅為10ng/mL，50ng/mL，Strano-Rossi等采用SPME-GC-MS進行檢測DIE和FEN最低檢測濃度為50ng/mL而采用DLLME前處理手段由于具有富集作用因而所得DIE和FEN的最低檢測濃度均為為0.1ng/mL。因此該結合技術在檢測興奮劑方面具有明顯的優(yōu)勢，在未來的發(fā)展應用中具有廣闊的前景。 由此可見在對DLLME技術的的優(yōu)化輔助手段以及與更多檢測器的連用將會成為未來發(fā)展的一大趨勢。

4 展望

DLLME作為一種新型的樣品前處理手段因其獨特的優(yōu)點得到研究者的廣泛關注，由于其對有機物化合物及痕量金屬離子等都具有較好的分離富集能力并且與多種檢測器之間都具有良好的相容性，因此在環(huán)境監(jiān)測，食品安全等方面都會因其特有的優(yōu)勢而具有較好的應用前景。

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(本文文獻格式：姜晨陽，潘 飛，郝曉雯，等.簡述分散液-液微萃取技術及其應用[J].山東化工，2016，45(14)：31-34.)

A Review on the Dispersive Liquid-liquid Microextraction Technology and Its Application

JiangChenyang,PanFei,HaoXiaowen,WuXuran

(School of Chemistry and Chemical Engineering，Yantai University，Yantai 264005，China)

Dispersive liquid-liquid microextraction(DLLME) which is a technical method developed recently for sample-preparation was proposed by Rezaee in2006.The advantage of this operation is simple for operation, fast and inexpensive, with a high enrichment factor and low consume of volume of organic solvent.The articial mainly discuss the Dispersive liquid-liquid microextraction's major influence factors and application.

dispersive liquid-liquid microextraction; separation and enrichment; sample analysis

2016-05-17

姜晨陽(1993—)，山東威海人，研究生在讀。

TQ028.3+2

A

1008-021X(2016)14-0031-04