圖 6 SDME各種模式的使用頻率 到目前為止，在SDME各種模式中使用最多的是頂空SDME，占到全部SDME的41%，其次是直接浸入SDME，占38%。所以如此是由于這兩種模式簡單，所需設(shè)備便宜，但也是由于他們是文獻(xiàn)中第一個(gè)溶劑微萃取方法，其他5種模式使用不多，可能是由于要使用附加的設(shè)備如泵(CF)，或者由于應(yīng)用于分析物的范圍小(如LLLME大多用于可離子化的化合物)。 為了改善傳質(zhì)速率，頂空SDME和直接浸入SDME可以使用動(dòng)態(tài)模式，在動(dòng)態(tài)模式下不僅供給相(樣品)，而且接受相(萃取溶劑)都可以流動(dòng)。動(dòng)態(tài)SDME可以使用兩種方法:暴露液滴和不暴露液滴，在不暴露液滴(或者在注射器中)方法中，溶劑連同樣品1–3 μL液體或頂空液滴一起抽吸到注射器中，保持一定時(shí)間(停留時(shí)間)，然后把樣品排出，把這一過程循環(huán)30-90次，分析萃取出來的樣品。在暴露液滴方法中進(jìn)行萃取的注射器針頭下的溶劑液滴是暴露于被萃取樣品的，在液滴周圍的樣品持續(xù)一定的時(shí)間后被吸入注射器中，停留一段時(shí)間后，再把液滴推出針頭，但是樣品沒有排除注射器。不暴露液滴法是He和Lee首先開發(fā)出來，他們是以手動(dòng)操縱注射器活塞完成推出和吸入操作的。此后有人使用重復(fù)性更好的注射泵完成注射器活塞的推出和吸入操作(Anal Chem 1997,69:4634)) 。He和Lee比較了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)SDME方法的效果。 靜態(tài)方法的操作：(1) 用10μL 注射器吸取1μL甲苯，(2)把注射器針頭插入4 mL樣品瓶中的樣品溶液里，(3) 推動(dòng)活塞形成1μL甲苯液滴到樣品溶液里，在甲苯和樣品之間平衡15min, (4) 把甲苯液滴抽回到注射器中并從樣品瓶中拔出注射器，(5) 把注射器針插入氣相色譜儀進(jìn)樣口進(jìn)行分析。 動(dòng)態(tài)方法的操作：(1) 用10μL 注射器吸取1μL甲苯，(2) 把注射器針頭插入4 mL樣品瓶中的樣品溶液里，(3) 在大約2 s 時(shí)間內(nèi)抽取3μL樣品水溶液到注射器中，滯留約3 s的時(shí)間，然后在大約2 s 時(shí)間內(nèi)再推出3μL樣品水溶液，等待3 s ，這樣的操作，約3 min 重復(fù)一次，進(jìn)行20次。最后把樣品溶液推出注射器，留下1μL甲苯，(4) 把注射器 從樣品瓶中拔出， (5) 把注射器針插入氣相色譜儀進(jìn)樣口進(jìn)行分析。 暴露液滴法和不暴露液滴法的全盤自動(dòng)化是由中山大學(xué)的歐陽鋼鋒等完成的( Ouyang G,.Zhao W, Pawliszyn J, J Chromatogr A ，2007，1138： 47)，使用商品計(jì)算機(jī)與自動(dòng)進(jìn)樣器連接來控制溶劑吸取、活塞速度、停留時(shí)間和注射器進(jìn)樣等動(dòng)作。 兩種使用最多的模式——直接浸入和頂空溶劑微萃取——具有一些不同的應(yīng)用領(lǐng)域(盡管有一些分析物可以使用任何這兩種樣品制備方法)，因?yàn)橹苯咏隨DME法的萃取溶劑要和水溶液樣品直接接觸，所用溶劑必須和水溶液不能混溶，即要使用非極性或弱極性溶劑，所以這一方法適合于從干凈樣品(如自來水或地下水)中分離和富集非極性或中等極性的揮發(fā)和半揮發(fā)物質(zhì)。因?yàn)閾]發(fā)性化合物最好使用頂空SDME，而直接浸入SDME最好用于半揮發(fā)性分析物，如有機(jī)氯農(nóng)藥、鄰苯二甲酸酯類、或藥物。 一般講直接浸入SDME 萃取溶劑應(yīng)該是揮發(fā)性溶劑，如己烷或甲苯，它們可以和氣相色譜配合。因此氣相色譜曾經(jīng)是與直接浸入SDME 萃取相結(jié)合的主要方式，在文獻(xiàn)中有超過62%是直接浸入SDME和氣相色譜進(jìn)行配合的。和其他分析方法配合的有液相色譜(超過21% 的 DI-SDME是和HPLC一起使用的)，使用HPLC可以分析極性半揮發(fā)性物質(zhì)如苯酚類化合物，但是在此情況下萃取溶劑一定要更換，包括把原來的萃取溶劑慢慢蒸發(fā)掉，再用可以與HPLC 流動(dòng)相兼容的溶劑，或者HPLC 流動(dòng)相溶解蒸發(fā)后的殘留樣品。 除去HPLC之外，可以用DI-SDME把樣品處理之后進(jìn)行分析的方法有：大氣壓基質(zhì)輔助激光解析/電離質(zhì)譜(AP-MALDI-MS)，這一方法使用者日益增加。如果使用DI-SDME進(jìn)行無機(jī)組分的分離/濃縮(如金屬離子)，那么在進(jìn)行衍生化之后就可以用原子吸收光譜或誘導(dǎo)耦合等離子質(zhì)譜進(jìn)行分析。 DI-SDME的最大優(yōu)點(diǎn)是使用的設(shè)備簡單(至少在靜態(tài)模式下是這樣)費(fèi)用低，在最簡單的情況下，只用一個(gè)萃取樣品瓶和一個(gè)隔墊蓋，一只攪拌棒和電磁攪拌器，一支微量注射器，以及少許溶劑即可。DI-SDME的缺點(diǎn)是-在萃取過程中液滴容易從針頭處脫落，這樣就限制了樣品溶液的攪拌速度，以及樣品要相對干凈一些(沒有固體顆粒)，典型的攪拌速度最大到1700 rpm。在液-液萃取系統(tǒng)中由于擴(kuò)散系數(shù)小，傳質(zhì)速度慢，所以就需要激烈攪拌，或者使用動(dòng)態(tài)模式，這樣也就造成DI-SDME模式要比其他SDME模式要用較長的萃取時(shí)間。 頂空SDME 是萃取揮發(fā)和半揮發(fā)化合物樣品的選項(xiàng)，無論是極性還是非極性都可以，樣品復(fù)雜也好、臟也好都可以，含有固體顆粒也可以適應(yīng)，除去液體樣品之外，固體或氣體也可以使用這一模式進(jìn)行萃取。 在最簡單的條件下，使用手動(dòng)HS-SDME，通常用一只注射器抽取1 到 3 μL溶劑，較大的溶劑體積可以提高檢測靈敏度，但是有使液滴從針頭脫落的危險(xiǎn)，一些實(shí)驗(yàn)人員建議把針頭弄粗糙一些，這樣有助于保留住液滴。樣品可以使用20 mL大小的頂空瓶，用水浴加熱20 到 30 min，并進(jìn)行攪拌。萃取之后把液滴吸入針頭內(nèi)，注射到氣相色譜儀中進(jìn)行分析。 HS-SDME 可適應(yīng)各種各樣分析物，因?yàn)樗鼘腿∪軇┏]發(fā)性之外沒有什么限制，經(jīng)常使用HS-SDME 萃取的樣品例子如三鹵甲烷、BTEX烴類、揮發(fā)性有機(jī)化合物、無機(jī)和金屬有機(jī)化合物(萃取前要進(jìn)行衍生化)。HS-SDME常常用于萃取極性揮發(fā)物如醛類化合物，之后或者同時(shí)進(jìn)行衍生化，例如 Stalikas 等(Anal Chim Acta, 2007,599:76–83)就是用2μL正辛醇液滴(含有4.0×10?6M 濃度的正十五烷和2.0×10?3M濃度的 2,4,6-三氯苯肼)進(jìn)行萃取并衍生化醛類，之后進(jìn)行色譜分析。HS-SDME 也可用于萃取半揮發(fā)性化合物，如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、酚類和氯代酚。萃取溶劑可以使用非極性的或極性的，后者包括離子液體、水溶液甚至純水。在HS-SDME中使用水基溶液很有意思，因?yàn)樗耆乇芰耸褂糜袡C(jī)溶劑。例如Yi He(Anal Chim Acta, 2007,589:225)使用磷酸水溶液液滴萃取尿液中的甲基苯丙胺和苯丙胺。 在HS-SDME中普遍使用的萃取溶劑是1-辛醇、十六烷、十二烷和十烷，因?yàn)檫@一模式是三相系統(tǒng)，其平衡時(shí)間要比直接浸入兩相平衡模式長，但是 HS-SDME可以通過增加頂空的容量即增加在頂空中被萃取物的量來提高效率，頂空容量等于頂空(空氣)體積Va,和空氣-水之間的分配系數(shù)Kaw，只要增加Va或Kaw，或二者都增加就會(huì)大大提高頂空容量，如果被分析物萃取到有機(jī)溶劑中的量小于頂空容量(小于5%)，那么從頂空中萃取分析物就幾乎不可能了。這樣在快速萃取中只要幾分鐘就可以完成，因?yàn)樵跉庀嘀械臄U(kuò)散系數(shù)要比在液相中擴(kuò)散大得多(約4個(gè)數(shù)量級(jí))。要提高傳質(zhì)速率提高樣品溫度是最簡單的辦法，這樣可以使樣品中的被測組分更多地蒸發(fā)到頂空中，但是提高溫度又會(huì)降低溶劑液滴-頂空之間的分配系數(shù)，降低測試的靈敏度，如果把液滴溫度降低就可以避免靈敏度的降低。如圖7是華南理工大學(xué)杭義萍等在分析水溶液中的氟化物時(shí)，用冰袋冷卻注射器，從而使萃取液滴得到降溫。 圖 7 把液滴溫度降低的設(shè)備圖 1— 電磁攪拌器 2—水 3--電磁攪拌棒 4—樣品溶液 5—液滴 6—冰袋 7—微量注射器 8—聚四氟乙烯喇叭口 (Anal Chim Acta,2010,661:161) 圖 7的方法簡單，但是溫度不能正確控制，中科院大連化學(xué)物理研究所關(guān)亞風(fēng)研究組設(shè)計(jì)的冷卻方法可以精確控制冷卻溫度。他們的方法是在萃取瓶上的特殊瓶蓋(圖8中的a)，蓋頂端有一個(gè)直徑為3mm 的洞，洞中可以容納40μL溶劑而不會(huì)流出，用它做萃取溶劑液滴窩，在進(jìn)行萃取時(shí)先用注射器往液滴窩中注入20μL溶劑(實(shí)驗(yàn)證明20μL溶劑萃取效果最好)(圖中 b)，把瓶蓋擰到萃取瓶上(圖中e)，然后把冷卻用熱電冷卻器裝在瓶蓋上(圖中f),萃取溶劑的冷卻。 圖8 用熱電冷卻器冷卻萃取溶劑 (J Chromatogr A,2010,1217:5883) 2、SDME 與分析儀器的配合 與HS-SDME配合進(jìn)行最后分析的技術(shù)主要是氣相色譜儀，占到到過75%，而使用HPLC配合HS-SDME的只有不到10%，原子吸收光度分析的占5%，用毛細(xì)管電泳分析的占3.5%。 各種模式SDME 的配合所占比例見圖 8 圖 8 SDME 與分析儀器的配合的比例 國內(nèi)外期刊近幾年有關(guān)用一滴溶劑微萃取進(jìn)行分析的文獻(xiàn) ?