[发明专利]便携式液膜萃取富集装置及萃取富集方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种便携式的、带搅拌系统的液膜萃取富集装置及萃取富集方法，适用于有机化合物的快速高效浓缩萃取，特别适用于有机污染物的痕量分析及监测，属于化学分析测试和环境科学领域。

技术背景

在水体中，有机氯化合物、卤代烃、卤乙酸、农药、联苯胺、多环芳烃等，有机污染物的含量一般较低，常规的分析仪器不能达到直接进样分析的灵敏度。因此，如何富集水中的有机污染物，成为准确分析水中有机物组成和含量的前提。发展较早的液液萃取是基于溶质在两种互不相溶的溶剂中分配，从而实现分离和浓缩，但缺点是劳动强度大，溶剂消耗多，毒性较大，易发生乳化。固相萃取是使水样通过固相萃取小柱，分析物吸附到固定相上，然后通过热脱附或用溶剂将分析物洗脱下来，浓缩、定容、分析。其缺点是富集时间长，萃取柱选择性强，样品损耗大。近年来发展的液膜萃取技术由于其有机溶剂消耗量少，选择性高，净化效率及富集倍数高，操作步骤少，可实现自动化并可与分析仪器实现在线联用等优点而备受关注。Audunsson最早将支载液体膜萃取用于分析化学样品的分离富集。液膜萃取技术在有机样品前处理中的应用概括起来分为以下3类：以扁平膜为基础的支撑液膜萃取(SLME)和微孔膜液液萃取(MMLLE)，以中空纤维膜为基础的液相微萃取(HFLPME)。

SLME的结构实际上是由两层水相中间夹一有机液膜相形成的“三明治”式三相萃取体系，待萃取液由泵输送进入待萃取液通道，待萃取物(呈中性分子状态)被萃取入有机液膜相，然后穿过液膜，并扩散进入萃取液，待萃取物在萃取液中被转换为离子态而不能返回液膜相。保持萃取液静止而待萃液流动，即可使待萃取物被萃取富集，然后用适当的仪器进行检测。Audunsson等成功萃取并分析了环境水样以及尿液中的苯胺及其衍生物。SLME主要应用于极性化合物如有机酸、有机碱、三嗪类除草剂、金属离子等的分析测定，其缺点在于用作浸膜的有机溶剂必须具备不溶于水、难挥发、粘度小等条件，且液膜稳定性和使用寿命很难掌控，故限制了其使用。

MMLLE原理与传统的液-液萃取相同，不同的是前者在两相之间有一层膜，不会如后者那样易发生乳化现象，且整个过程在流动系统中进行，使得MMLLE更易于实现自动化并可与分析仪器在线联用。而MMLLE则应用于非极性或弱极性有机化合物的萃取测定，如多氯联苯、多环芳烃等。由于液膜始终固定在微孔膜上，液膜中有机溶剂的选择对其稳定性影响至关重要，必须满足非水溶性、非挥发性和低粘度等条件，所以只有少数几种有机溶剂(正十一烷、正己醚等)可供选择，使用这些溶剂分离富集极性化合物，效率往往较低。Liu等用MMLLE分离测定了洗涤剂中的阴离子表面活性剂，环境水样中的辛基酚和壬基酚及磺酰脲类除草剂。

HFLPME分为两相体系和三相体系，对于两相HFLPME，直接向液膜中注入有机溶剂，萃取完成后进样测定。萃取原理与MMLLE相似；对于三相HFLPME，中空纤维膜在注入萃取液萃取前，需放在有机溶剂中浸泡几秒钟至几分钟，使有机溶剂附着在膜孔中，然后在水浴中超声几秒钟以除去多余的有机溶剂萃取原理与SLME相似。

与SLME和MMLLE不同的是HFLPME所用萃取液更少，且中空纤维膜因是一次性使用，不会引起交叉污染，装置结构更简单易获得，成本也较低。但不能与检测仪器自动在线联用，且由于HFLPME装置中的萃取液和待萃液是静止的，所以为了加快萃取速度而搅拌或振动溶液。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构简单，操作使用方便可靠，易于推广的便携式液膜萃取富集装置及萃取富集方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要由支撑体，液膜和电动搅拌器组成，所述的支撑体5为十字架形状，其上部安装有由电动机、调速器及下连的搅拌浆的搅拌杆组成的电动搅拌器；支撑体的内部中空，中间的空腔6有搅拌杆穿过，搅拌杆下连的搅拌浆位于支撑体下方，支撑体的外部设置有外凸齿轮，其上固定有液膜，支撑体的水平方向两侧设置有垂直的中空腔体并分别为溶剂主入口3和容积出口4。

所述的液膜8以螺旋线形缠绕固定在外凸齿轮上，支撑体上的溶剂注入口和溶剂出口上端均连接有注射器，下端连接与液膜。

所述的支撑体与其上的调速器2固定安装在一起，支撑体的外部配置有一外壳。

所述的液膜是带支撑网的聚四氟乙烯膜或聚丙烯中空纤维膜，其孔径在0.1-2.0mm，开孔率10-80％。