近年來分析檢測技術(shù)有了很大的飛躍，但樣品前處理依然是科研工作者必須面對的挑戰(zhàn)。

固相萃取（Solid Phase Extraction，簡稱SPE）是一種從二十世紀七十年代中期開始發(fā)展起來，用途廣泛而且越來越受歡迎的樣品前處理技術(shù)。根據(jù)吸附劑填料及吸附機理的不同，主要分為正相、反相、離子交換和混合型固相萃取小柱，正相、反相固相萃取小柱主要是用來萃取分離極性和非極性化合物，但對一些帶電物質(zhì)（離子化合物）的萃取回收率并不高，如C18填料固相萃取小柱，當目標化合物呈離子狀態(tài)時，C18對于該化合物的容量因子就會大大降低。為了解決這一問題，月旭推出了硅膠基質(zhì)和聚合物基質(zhì)的離子交換固相萃取小柱。

下面就由小編為大家介紹離子交換固相萃取小柱方法開發(fā)中需要注意的問題。

離子交換固相萃取適用于可解離成帶電離子的化合物，其機理是利用帶電荷的目標化合物離子與帶相反電荷的吸附劑之間的靜電吸引力。樣品基質(zhì)可以是極性的，如水溶液，也可以是非極性的有機溶液，但在實際應用中以水溶液較多，包括生物體液、江河湖海等自然水、廢水等。

方法開發(fā)

di一步

我們要分析的目標化合物必須具備下列任意一種或以上的官能團才能通過離子作用力將其從樣品溶液中分離出來：

（1）可生成陽離子的官能團（帶正電荷）

（2）可生成陰離子的官能團（帶負電荷）

而且待分析的目標化合物必須在一定的pH環(huán)境下才能呈離子化或中性化。

第二步

要有效地利用離子交換機理將目標化合物吸附在SPE柱上，必須滿足以下兩個條件：

（1）目標化合物離子與吸附劑官能團的離子態(tài)帶相反電荷；

（2）萃取環(huán)境的pH必須同時使目標化合物和吸附劑上的官能團帶電荷；

（3）萃取環(huán)境不能含有高濃度的帶有和目標化合物相同電荷的競爭化合物。

在實際操作中，為了滿足前兩個條件，確保99%以上的目標化合物及固相萃取吸附劑上的官能團能夠呈離子態(tài)或呈中性狀態(tài)，應該根據(jù)目標化合物及固相萃取吸附劑官能團的pKa來調(diào)節(jié)樣品或SPE柱的pH。

那么小編為大家介紹一下pH與pKa值的關(guān)系：

對于一個可生成離子的化合物，pKa是該化合物50%呈離子狀態(tài)，50%呈中性狀態(tài)時的pH。

就弱酸性化合物HA而言，其在水中的解離平衡方程式為：

根據(jù)Henderson-Hasselbach方程式，上述平衡方程式可以表示為：

為了方便使用，將上述公式改寫為：

從式三可以看到，當pH與pKa相同時，[A?]/[HA]為1。也就是說，這時50%的弱酸性化合物呈陰離子狀態(tài)，另外50%呈中性狀態(tài)。在該pH環(huán)境下，即便這些呈陰離子狀態(tài)的化合物1OO%地被陰離子交換劑吸附，之后又1OO%地被洗脫，更高回收率也只能達到50%。因為只有50%的弱酸性化合物呈離子狀態(tài)，并被陰離子交換劑吸附。由此可見在離子交換固相萃取中，控制環(huán)境的pH十分重要。

[A?]/[HA]越大，代表弱酸性化合物離子化程度越大。理論上，當[A?]/[HA]等于1OO時，99%的弱酸性化合物呈陰離子狀態(tài)，可以被陰離子交換劑吸附。根據(jù)式三，在進行陰離子固相萃取吸附時，要使弱酸性化合物99%離子化，樣品基質(zhì)的pH應該高于該化合物pKa至少兩個pH單位。反之，在對該弱酸性化合物進行洗脫時，應該將環(huán)境的pH調(diào)節(jié)至低于該化合物pKa至少兩個pH單位，此時弱酸性化合物99%呈中性狀態(tài)，用適當?shù)娜軇┚涂梢詫⑵鋸年庪x子交換柱上洗脫下來。

式三同樣可以用于可生成陽離子官能團的弱堿性化合物。這時我們將弱堿性化合物看作共軛酸[HA+]，并將該公式改寫為：

與弱酸性化合物相反，在陽離子交換固相萃取中，要使弱堿性化合物99%解離為陽離子，需要將該弱堿性化合物所處的環(huán)境體系的pH應該低于該化合物pKa至少兩個pH單位。而在洗脫時，環(huán)境體系的pH應該高于該化合物的pKa至少兩個pH單位，此時99%的該化合物呈中性狀態(tài)，用適當?shù)娜軇┚涂梢詫⑵鋸年栯x子交換柱上洗脫下來。

第三步

離子交換固相萃取柱種類的選擇：為了能夠有效地將被吸附的離子化合物洗脫出來，對于含有強離子官能團的目標化合物一般選用弱離子交換柱；而對于含有弱離子官能團的化合物，則可選用強離子交換柱。這樣可以避免目標化合物和吸附劑官能團同時處于離子化狀態(tài)，導致目標化合物始終處于的保留狀態(tài)無法被洗脫。

下面小編為大家舉一個應用案例：

例如，用硅膠鍵合羧基官能團的弱陽離子交換固相萃取小柱對豬肉或豬尿液中的鹽酸克倫特羅進行萃取分離，SPE柱填料的羧基官能團的pKa=4.8，鹽酸克倫特羅的pKa=9.6。根據(jù)上述兩個pH單位的原則，為保證吸附劑上羧基官能團和目標化合物鹽酸克倫特羅盡可能離子化，環(huán)境的pH至少應該調(diào)節(jié)到7.6。在此pH環(huán)境下，99%的鹽酸克倫特羅呈陽離子狀態(tài)，而SPE柱的羧甲基官能團呈陰離子狀態(tài)。因此，可以將鹽酸克倫特羅吸附。而在洗脫的時候，為了使鹽酸克倫特羅呈中性狀態(tài)，可在洗脫劑中加入堿，將洗脫環(huán)境的pH調(diào)節(jié)至高于其pKa兩個單位，即pH≧11.6。在此環(huán)境下，目標化合物鹽酸克倫特羅呈中性狀態(tài)并且與陽離子交換劑脫離，被洗脫溶劑從SPE柱洗脫出來。

好了，今天關(guān)于離子交換固相萃取小柱方法開發(fā)中需要注意的問題就先講到這了。此外，月旭在固相萃取技術(shù)產(chǎn)品中，已經(jīng)推出了硅膠基質(zhì)和聚合物基質(zhì)的強陽離子交換、強陰離子交換、弱陽離子交換、弱陰離子交換的SPE小柱，并廣泛應用于食品安全檢測、環(huán)境檢測、生物樣品、農(nóng)藥殘留分析等各個領(lǐng)域，具有回收率高、萃取效果好等優(yōu)點。