Ekstrakcja w układzie

Ekstrakcja w układzie

ciecz-ciało stałe (SPE)

ciecz-ciało stałe (SPE)

 Ekstrakcja w układzie ciecz – ciało stałe
(ekstrakcja do fazy stałej, SPE- ang.Solid

Phase Extraction)

 Ekstrakcja polega na przeniesieniu

badanej substancji z roztworu ciekłego do
fazy stałej, wypełniającej kolumnę
ekstrakcyjną.

 SPE stanowi obecnie podstawową technikę

stosowaną w rutynowej praktyce laboratoryjnej.

 Ekstrakcja do fazy stałej prowadzi się na

specjalnych kolumienkach SPE (szklanych lub

polipropylenowych) wypełnionych odpowiednim

sorbentem

 Stosowana jest ona do selektywnego wyodrębniania

i wzbogacania analitów z naturalnych matryc

gazowych, ciekłych i stałych.

 SPE jest procesem, w którym następuje rozdział

ksenobiotyku pomiędzy fazą ruchomą a

adsorbentem, który stanowi fazę stacjonarną.

Szeroka gama adsorbentów umożliwia analizę

dowolnej próbki.

Zasada metody

Zasada ekstrakcji polega na wykorzystaniu

zjawiska podziału związków między dwie fazy:
stałą i ciekłą . W pierwszym etapie anality są
zatrzymywane na powierzchni złoża sorbentu
przy czym muszą mieć większe powinowactwo
do fazy stałej niż do matrycy próbki. Ekstrakcja
do fazy stałej umożliwia przechowywanie
analitów niestabilnych lub o dużej lotności na
powierzchni stałego sorbentu oraz
wykonywanie reakcji derywatyzacji między
aktywnymi grupami analitu i sorbentu.

pojemnik
na próbkę

Budowa kolumienek do SPE

Budowa kolumienek do SPE

wypełnienie

łącznik luer

elementy
Filtrujące

Przegląd wypełnień najczęściej

stosowanych w SPE

Wyboru odpowiedniego sorbentu dokonuje się w

oparciu o polarność analizowanego związku.

Na tej podstawie sorbenty podzielono na:

• niepolarne - służące do absorbowania

związków niepolarnych i średnio polarnych z

roztworów polarnych (związki organiczne);

• polarne - służące do absorbowania związków

polarnych i średnio polarnych z roztworów

niepolarnych (związki organiczne);

• jonowe -służące do absorbowania związków o

budowie jonowej;

• chelatujące- służące do ekstrahowania jonów

metali.

 Do najczęściej stosowanych sorbentów

należy: krzemionka i różne jej formy

modyfikowane oraz sorbenty na bazie

żywic polimerowych o bardzo szerokim

spektrum zastosowania.

 Sorbenty stosowane są w postaci dających

się łatwych do usunięcia nabojów,

krążków lub są wmontowywane do

plastikowego zakończenia pipety albo też

na płytkach z zagłębieniami.

Typowe stałe sorbenty i ich

mechanizmy działania.

Sorbent

Polarność

Mechanizm działania

adsorpcyjne

Krzemionka (SiO

2

)

polarny

adsorpcyjny, wiązania wodorowe

Florisil(MgSiO

3

)

polarny

wiązania wodorowe

Tlenek glinu(Al

2

O

3

)

polarny

wiązania wodorowe

Odwrócone fazy

-C

18

H

37

niepolarny

oddziaływania Van der Waalsa

-C

8

H

17

niepolarny

oddziaływania Van der Waalsa

Normalne fazy

-NH

2

polarny

wiązania wodorowe

jonowymienne

-(CH

2

)

3

C

6

H

4

SO

3

H

jonowy

kationowowymienny

-(CH

2

)

3

N(CH)

3

Cl

jonowy

anionowowymienny

szerkoporowate

Kopolimer styrenu z

diwinylobenzenem

niepolarny

wykluczanie zależne od

wielkości cząśtek

Speeddisk

 czyli tzw szybkie dyski ekstrakcyjne są modyfikacją

krążków ekstrakcyjnych, w których warstwa złoża

sorpcyjnego jest w szkielecie teflonowym pomiędzy filtrami

z włókna szklanego

 są szczególnie przydatne do ekstrakcji analitów z próbek

mętnych zawierających zawiesinę materii organicznej i

nieorganicznej

 Właściwości:

• są odporne na zatykanie (w odróżnieniu od kolumienek)

• prosta budowa pozwala na podłączenie ich do niemal

wszystkich systemów ekstrakcyjnych,

• konstrukcja dysków umożliwia przepływ próbki wodnej o

dużym natężeniu (250ml/min.), dzięki temu uzyskuje się

zaskakująco wysokie odzyski

SPEEDISK COLUMN

 Najnowszym produkt firmy J.T. Baker

 Jest to połączenie klasycznej kolumienki i Speedisku. Składa się on

z kolumienki, w której umieszczono kolejno od dołu: siatkę, filtr,

złoże „mikrocząsteczkowe”, kolejny filtr oraz sito – chroniące złoże

przed zanieczyszczeniami.

 zawiera „mikroziarniste” złoże na bazie żelu krzemionkowego (o

średnicy ziarna 10 µm) lub polimerowe (o średnicy ziarna 15 µm).

Dla porównania konwencjonalne kolumienki SPE zawierają

sorbenty o średnicy ziaren około 40 µm

 Nowe złoża mają bardzo dużą powierzchnię właściwą. Unikalna

budowa zapewniająca laminarny przepływ przez

kolumienki.Speedisk umożliwia efektywne działanie przy

zmniejszonej objętości rozpuszczalnika oraz zachowaniu wysokiej

pojemności sorpcyjnej. Czas przepływu jest krótszy, końcowe

stężenie analitu wyższe i można uniknąć konieczności

wzbogacania próbki po ekstrakcji. Natomiast wbudowany filtr

stanowi dodatkową ochronę przed zatykaniem się kolumny oraz

pozwala na ominięcie etapu filtracji próbki.

Procedura analityczna(1)

1.Dobór odpowiedniej kolumienki SPE.
Etap ten musi uwzględnić następujące

kryteria:

• objętość próbki;
• stopień zanieczyszczenia;
• złożoność matrycy;
• właściwości i ilość interesujących nas

związków;

• wpływ matrycy lub innych analitów.

Procedura analityczna(2)

2. Kondycjonowanie kolumienek. Proces

polega na aktywacji materiału wypełniającego

przed naniesieniem próbek. Rodzaj

rozpuszczalnika zależy od materiału

wypełniającego kolumienkę i rodzaju

analizowanego związku.

W praktyce kondycjonowanie przeprowadza się

przez przepłukanie złoża niewielką objętością

rozpuszczalnika lub rozpuszczalników

organicznych oraz rozpuszczalnika o

właściwościach najbardziej zbliżonych do

właściwości matrycy badanej próbki.

Procedura analityczna(3)

3. Podanie próbki. Objętość próbki może się

wahać od kilku mikrolitrów do litrów.
Jednakże dla uzyskania maksymalnej
wydolności systemu nie powinna przekraczać
250ml dla faz o odwróconej polarności. Dla
zoptymalizowania procesów zachodzących na
kolumienkach należy utrzymywać
odpowiednie pH, stężenie soli i zawartość
organicznych rozpuszczalników. Szybkość
prowadzenia procesu jest też czynnikiem
decydującym o retencji wielu składników.

Procedura analityczna(4)

4.Płukanie. Jest to usunięcie wszystkich

składników niezatrzymanych przez
sorbent w etapie retencji, które mogą
pozostać uwięzione w przestrzeniach
międzyziarnowych.

Procedura analityczna(5)

5.Elucja. W tym etapie odzyskuje się

zatrzymane anality. Proces polega na

przemyciu kolumienek małymi porcjami(od

200µl do 2 ml) roztworów mających

zdolności wyrugowania oznaczanych

związków. Proces przebiega z większą

wydajnością przy stosowaniu mniejszych

objętości roztworów wymywających.

Selektywność procesu powinna być

sterowana nie tylko siłą elucji

rozpuszczalnika lub ich mieszaniny, ale

również właściwościami sorpcyjnymi eluentu.

Należy zwrócić uwagę, aby ten sam

rozpuszczalnik był stosowany zarówno do

kondycjonowania, jak i do elucji analitów

Etapy analityczne w metodzie SPE

Etapy analityczne w metodzie SPE

kondycjonowanie podanie próbki płukanie elucja

 O skuteczności procesu

wyodrębniania , tj.selektywności sorpcji
i ilościowej desorpcji, decyduje:

o porowatość nośnika,
o gęstość pokrycia fazą stacjonarną
o dobór właściwego rozpuszczalnika.
 Podstawowym kryterium uzyskania

wysokiego stopnia odzysku analitu z
przygotowanej próbki jest odpowiedni
dobór rozpuszczalników. Jeśli próbka
jest polarna stosuje się rozpuszczalnik o
przeciwnej polarności lub niepolarny

Zalety (1)

Do zalet metody w porównaniu z

klasyczną ekstrakcją ciecz-ciecz należy:

• wyższa selektywność,

• czystość ekstraktów,

• powtarzalność wyników

• ekonomiczność (używa się niewielkich

objętości rozpuszczalników. Sorbenty są na

tyle tanie ,że można je po użyciu wyrzucić

bez konieczności regeneracji.)

• możliwość zatężania próbek, oczyszczania z

zanieczyszczeń i usuwania matrycy

• krótki czas przygotowania próbek,

Zalety(2)

• możliwość równoczesnego ekstrahowania

nawet kilkudziesięciu próbek

• możliwość wprowadzenia automatyzacji w

celu zwiększenia przerobu próbek oraz
poprawy precyzji i dokładności.

• możliwość pobierania próbek w terenie i

transport małych kolumienek z zatężonym
materiałem

• większe bezpieczeństwo pracy
• brak emulsji

Zastosowanie SPE

Analiza próbek środowiskowych, klinicznych,
biologicznych, farmaceutycznych do

oznaczania:

•wielkopierścieniowych węglowodorów w

wodzie pitnej,zanieczyszczonej atmosferze
przemysłowej i miejskiej;

•pestycydów i herbicydów w

zanieczyszczonych wodach i glebie;

•substancji toksycznych( leki, używki) w

płynach biologicznych.

Dziękuje za uwagę 