固相萃取技術(shù)是一種基于色譜理論的樣品前處理方法，它采用選擇性吸附、選擇性洗脫的方式對樣品進(jìn)行富集、分離及純化。對比傳統(tǒng)的液-液萃取，固相萃取具有選擇性強(qiáng)、分離時間短、回收率高、不易乳化、有機(jī)溶劑用量少及易于自動化等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在水質(zhì)檢測、制藥、環(huán)境分析、食品分析及煙草分析等領(lǐng)域。

固相萃取就是利用固體吸附劑吸附液體樣品中的目標(biāo)物，使目標(biāo)物與樣品的基體和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫或加熱介吸附，達(dá)到分離和富集目標(biāo)物的目的。

固相萃取不需要大量互不相溶的溶劑，處理過程中不會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象;因采用高效、高選擇性的吸附劑(固定相)，固相萃取能顯著減少溶劑的用量;固相萃取的預(yù)處理過程簡單，費(fèi)用低。

固相萃取是近年來發(fā)展迅速的一種樣品前處理技術(shù)，目前在國外已逐漸取代溶劑萃取法，其相對于溶劑萃取法有如下優(yōu)點(diǎn)：①分析物回收率高;②無需相分離，分析物各組分易收集;③溶劑用量少，減少了對環(huán)境的污染;④樣品消耗少;⑤更有效地分離富集目標(biāo)分析物;⑥操作簡單、省時省力，易于實(shí)現(xiàn)自動化。

固相萃取實(shí)質(zhì)上是一種液相色譜分離，其主要分離模式也與液相色譜相同，可分為正相固相萃取、反相固相萃取及離子交換固相萃取。固相萃取所用的吸附劑也與色譜常用的固定相相同，只是在粒度上有所區(qū)別。

正相固相萃取所用的吸附劑都是極性的，吸附劑極性大于洗脫液極性，用來萃取極性物質(zhì)。在正相萃取時目標(biāo)物如何保留在吸附劑上，取決于目標(biāo)物的極性官能團(tuán)與吸附劑表面的極性官能團(tuán)之間的相互作用，其中包括了氫鍵、π-π鍵相互作用、偶極一偶極相互作用、偶極一誘導(dǎo)偶極相互作用以及其他的極性一極性作用。

反相固相萃取所用的吸附劑極性小于洗脫液極性，所萃取的目標(biāo)物通常是中等極性到非極性化合物，目標(biāo)物與吸附劑間的作用是疏水性相互作用，主要是非極性-非極性相互的色散力。

離子交換固相萃取用的吸附劑是帶有電荷的離子交換樹脂，所萃取的目標(biāo)物是帶有電荷的化合物，目標(biāo)物與吸附劑之間的相互作用是靜電吸引力。

目前發(fā)展出來的固相萃取裝置有固相萃取柱和固相萃取盤兩種，其中以固相萃取柱最為常用。

固相萃取柱的結(jié)構(gòu)如下圖所示，由固相萃取劑(固定相)、柱管和篩墊三部分組成。柱管的材料可為醫(yī)用級丙烯、玻璃或純聚四氟乙烯，其中后兩種材料更有利于降低固相萃取柱的空白值，容積1~6mL，兩片聚乙烯篩墊之間填裝有0.1~2g的固相萃取劑。

固定相在固相萃取中起關(guān)鍵作用，固相萃取柱中的固定相與色譜柱固定相除了粒徑上的差別外，化學(xué)性質(zhì)基本相似。固相萃取劑除要求對流動相和被富集的化合物呈化學(xué)惰性外，還應(yīng)在保持吸附可逆性的同時具有很高的吸附能力，吸附平衡要快，選擇固定相基本上遵循相似相溶的原則。

分析物的極性與固定相極性越相近，保留越好，因此要盡可能選擇與目標(biāo)分析物極性相似的固定相。可應(yīng)用于固相萃取的固定相填料種類繁多，較常用的有吸附型填料、化學(xué)鍵合型硅膠和聚合樹脂類等。

吸附型填料有：活性炭、硅藻土、硅酸鎂、氧化鋁等。就化學(xué)鍵合型硅膠，正相的有氨基、二醇基等;反相的有C1、C2、C6、C8、C18、環(huán)己基、苯基等;離子交換型的有季胺基、氨基、二氨基、苯磺酸基、羧基等，而且各種新型吸附劑也在不斷被開發(fā)出來，下表為常見填料列表。

固相萃取操作可分為柱預(yù)處理、上樣、柱洗滌、分析物洗脫四個步驟，如下圖所示。每個步驟設(shè)計合理與否都會對實(shí)驗(yàn)的回收率產(chǎn)生影響，導(dǎo)致溶質(zhì)過早穿透、干擾物不完全洗滌、目標(biāo)物流失、洗脫不完全等，而分析物被100%回收一般亦較難實(shí)現(xiàn)。

1、預(yù)處理

預(yù)處理又稱為活化，即使用適宜的溶劑通過色譜柱，再用水或緩沖液沖洗、替代滯留在柱中的溶劑，活化過程中應(yīng)使固定相始終浸于溶液中。活化的目的在于去除填料中可能存在的雜質(zhì)，并使填料溶劑化，以提高萃取的重現(xiàn)性，若未充分活化，可能導(dǎo)致溶質(zhì)過早穿透而影響回收率。

2、上樣

預(yù)處理過后，即可添加試樣通過固相萃取柱，在此過程中，目標(biāo)分析物被吸附在固定相中。分析物是否被充分吸附是影響試驗(yàn)回收率的關(guān)鍵。因此，為防止分析物的流失，試樣溶液中溶劑的強(qiáng)度不可太大，同時可采取以下幾個方法盡量減少分析物的流失：①用強(qiáng)度較弱的溶劑稀釋溶液;②減少加樣體積;③增加固定相填料的量;④選擇最適宜的固定相。

上樣體積主要取決于固相萃取柱固定相填料的量和類型、試樣中各組分物質(zhì)的濃度和極性等因素，可通過實(shí)驗(yàn)獲得穿透體積來確定。穿透體積是指在固相提取時化合物隨樣品溶液的加入而不被自行洗脫下來所能流過的最大液樣體積，最終的加樣體積要小于穿透體積，以防止在柱洗滌過程中目標(biāo)分析物流失。

3、柱洗滌

柱洗滌則是在上樣后采用強(qiáng)度適宜的溶劑將干擾物淋洗下來，同時使目標(biāo)分析物能保留在固定相上，通過不斷調(diào)整洗滌劑的種類、比例和體積，可獲得最佳洗滌溶劑配比，以達(dá)到最佳洗滌效果。

4、目標(biāo)物的洗脫與收集

目標(biāo)物洗脫與收集是通過加入對目標(biāo)分子親和力更強(qiáng)的溶劑，將其洗脫下來，同時將與固定相作用力更強(qiáng)的干擾物保留在柱上，收集洗脫液。

洗脫溶劑的強(qiáng)度影響洗脫效果，當(dāng)使用溶劑的強(qiáng)度較強(qiáng)時，較少量的溶劑即可完全洗脫，但當(dāng)樣品成分較為復(fù)雜時，與固定相作用力強(qiáng)于目標(biāo)物的雜質(zhì)也可能被洗脫下拉，造成干擾。

當(dāng)使用強(qiáng)度稍弱的溶劑時，為了充分洗脫，所用的溶劑量較大，收集到的溶液需再經(jīng)氮吹濃縮。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整溶劑強(qiáng)度與用量，以得到最佳的富集純化效果。

1、吸附劑

目前常用的吸附劑有正、反相吸附劑、離子交換吸附劑和抗體鍵合吸附劑等，試驗(yàn)時盡量選擇與目標(biāo)化合物極性相似的吸附劑，其用量大小與目標(biāo)物性質(zhì)(極性、揮發(fā)性)及其在水樣中的濃度直接相關(guān)。

2、洗脫溶劑

在固相萃取中，洗脫溶劑的選擇與目標(biāo)物性質(zhì)及使用的吸附劑有關(guān)，樓蔓藤等罔給出了常見有機(jī)溶劑的極性和洗脫強(qiáng)度，試驗(yàn)過程中可根劇被測物的物理、化學(xué)性質(zhì)選用。洗脫劑體積應(yīng)以淋洗完全為前提，體積最小的為最佳，可通過多次洗脫法(小體積)，根據(jù)回收率的變化曲線找到最佳的洗脫液體積，顯然，洗脫體積越小富集倍數(shù)越高。

3、保留體積

在加樣過程中，保留體積是固相萃取技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。它代表了進(jìn)行痕量富集時能有效處理的水樣體積。根據(jù)色譜分析儀的最小檢出量和水樣中有機(jī)物的濃度，可以估算出欲富集的最小水樣體積。另外，樣液的pH值也影響樣品的吸附效率。

4、流速

流速的控制對固相萃取至關(guān)重要，流速過大將引起固相萃取柱的穿漏，流速太小則處理速度太慢。柱預(yù)處理過程中流速適中，保證溶液充分濕潤吸附劑即可，上樣和洗脫過程則要求流速盡量慢些，以使分析物盡量保留在柱內(nèi)或達(dá)到完全洗脫，否則會導(dǎo)致分析物流失，影響回收率的大小。尤其離子交換過程，進(jìn)行比較緩慢，應(yīng)采用較低的流速(0.5-2.0mL/min)。

鑒于固相萃取相比于傳統(tǒng)溶液萃取的諸多優(yōu)越性，該技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用于包括環(huán)境分析、食品、藥品、臨床研究、工業(yè)生產(chǎn)在內(nèi)的各領(lǐng)域。美國環(huán)境保護(hù)局亦將其列入諸多環(huán)境污染物的分析方法中，下表中列出了一部分以固相萃取作為前處理手段的EPA方法。近年來，固相萃取技術(shù)在國內(nèi)環(huán)境分析中的應(yīng)用也日益增多，在水、大氣、土壤、沉積物等環(huán)境樣品的分析中均有涉及。

1、環(huán)境水樣分析中的應(yīng)用

固相萃取技術(shù)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境水樣中痕量有機(jī)污染物的富集，20世紀(jì)80年代，我國松花江、黃浦江、太湖等的水質(zhì)監(jiān)測中已較廣泛采用了固相萃取技術(shù)(測定鹵代烴、含氯農(nóng)藥、氯苯、氯酚、苯胺、硝基物、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴和酞酸酯等)。要從水樣中提取出有機(jī)物，就要使水的洗脫能力最弱，因此，對環(huán)境水樣的處理一般采用反相萃取。

有學(xué)者采用C18固相萃取柱萃取水中36種半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOCs)，包括硝基苯類、氯苯類、有機(jī)氯農(nóng)藥類、有機(jī)磷農(nóng)藥類、多環(huán)芳烴類等五類有機(jī)化合物，用GC-MS分析，得到較好的結(jié)果，平均回收率為51%~118%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.90%~9.79%之間，方法檢出限為0.02~0.32μg/L。

有學(xué)者利用固相萃取-氣相色譜法對水中的84種多氯聯(lián)苯進(jìn)行定性和定量分析，結(jié)果表明該方法具有較高的靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度，回收率高，平均回收率為95.3%，平均RSD為8.0%，尤其對低氯代PBCs效果顯著。

2、在環(huán)境空氣中痕量有機(jī)物分析中的應(yīng)用

環(huán)境空氣污染物中，揮發(fā)性物質(zhì)占90%，其余為顆粒狀污染物，顆粒狀污染物可用濾膜捕集。對揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)一般用固相萃取(固體吸附)，溶液吸收或低溫冷凝富集采樣。

在常溫或低溫下使空氣通過固相萃取柱，待測的有機(jī)化合物保留在柱上，而空氣中的正常組分如氮、氧等則通過小柱流出，從而將待測物直接從空氣中提取，再通過熱解析脫附進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行分離和定量分析。使用固相萃取采樣可以達(dá)到對空氣中污染物采樣、分離、富集的一體化，具有方便、快捷、高效的特點(diǎn)。

有學(xué)者利用固相萃取柱凈化-液相色譜法測定大氣中多環(huán)芳烴，16種多環(huán)芳烴檢測限為0.023~0.45μg/L，日內(nèi)(n=5)和日間(n=5)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別小于1.20%和2.3%，結(jié)果表明該法具有快速、靈敏、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)，適合于大氣中痕量多環(huán)芳烴的測定。

3、在固態(tài)樣品中的應(yīng)用

固相萃取技術(shù)在固態(tài)樣品中的應(yīng)用主要發(fā)揮凈化和富集的作用。通常將固態(tài)樣品先進(jìn)行溶解和萃取，萃取所得的溶液通過固相萃取柱凈化，以進(jìn)一步去除干擾物，并對目標(biāo)分析物進(jìn)行富集。

有學(xué)者采用固相萃取-離子色譜法同時快速檢測土壤中7種有效陰離子的含量，7種陰離子的檢出限分別為0.20，0.40，0.60，0.80，0.80，1.60，0.10μg/g，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=7)為1.3%～4.3%，加標(biāo)回收率為90.0%～106.0%，結(jié)果表明該法簡單，快速，可靠。

有學(xué)者應(yīng)用加速溶劑萃取-固相萃取凈化-氣相色譜法測定土壤中的多環(huán)芳烴和有機(jī)氯，該法縮短了前處理時間，提高了凈化效率，結(jié)果準(zhǔn)確度和靈敏度較高，方法簡便，適用于批量土壤樣品的分析。