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常用的提取溶剂有石油醚、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、乙腈、甲醇等。但是,根据蒙特利尔公约,在分析化学实验中要逐步取消含氯溶剂的使用,如二氯甲烷、三氯甲烷、氯乙烷等可用等量的二元混合溶剂代替,如用甲苯-甲醇、乙醚-丙酮、石油醚-丙酮、正己烷-丙酮、正戊烷-丙酮、环己烷-乙酸乙酯等代替也可达到一样的提取效果。
溶剂提取法包括液液提取和固液提取两种主要方式。
)液液提取
1、液液提取的一般计算公式 液液提取(1iquid-liquid extraction,LLE)是指根据分配定律,用与液体样品(一般是水)不混溶的溶剂与样品液体接触、分配、平衡,使溶于样品液体相的化合物转入提取溶剂相的过程。根据式(3—1),当二相的体积相等时(V1=V2),如果溶质(m)存在于非极性相中的份数为p,存在于极性相中的份数为q,则有p+q=1,可得:
(3-2)
由于p与KD的变化趋势一致,有相同的特性,但比KD更直观地表明分配平衡后农药存在于非极性溶剂中的比例。例如当p=0.1时,即表示经一次等体积液液分配将会有10%的农药存在于非极性溶剂中,而90%的农药存在于极性溶剂中。
p可以直接通过实验测定。取5mL非极性溶剂的农药溶液,测定其含量(如为配制的标准溶液,这一步可以不做),然后加入5mL极性溶剂,振摇达到平衡,再测定非极性溶剂中农药的量,以原来的总含量为1,即可求出等体积一次分配后,在非极性溶剂中的农药份数即p。
在农药残留量分析中,p主要用于溶剂对的选择以决定分配提取的次数。
2、不同情况下,液液提取的计算公式
(1)等体积一次提取 此时,可以直接从分配系数求得,即由式(3—2)直接计算。
(2)等体积多次提取 多次分配提取过程可以分成下述两种情况。
①用非极性溶剂对极性溶剂:在残留农药提取中最常用的就是用非极性溶剂对极性溶剂(如水样)中农药的多次提取,它的计算公式为:
E非=1-(1-p)n (3-3)
E极=(1-p)n (3-4)
式中,E非为多次分配提取后非极性溶剂中农药的份数;E极为多次分配提取后极性溶剂中农药的份数;n为提取次数。
例如:在乙酸乙酯-水溶剂对中,二嗪磷的p为0.72,用乙酸乙酯提取3次,其结果为:
E非=1-(1-0.72)3=1-0.022=0.978
E极=(1-0.72)3=0.022
即经过3次液液提取后,水样中97.8%的二嗪磷被转入到乙酸乙酯中了。
②用极性溶剂对非极性溶剂:用极性溶剂对非极性溶剂中农药的多次提取法一般用于溶剂提取液的净化,计算公式为:
E非 = pn (3—5)
E极 =1-pn (3—6)
(3)不等体积的一次分配 此时可以根据下式进行计算。
E非=ap/(1-p+ap) (3—7)
E极=(1-p)/(1-p+ap) (3—8)
式中,a为溶剂体积比,a=非极性溶剂的体积/极性溶剂的体积。
(4)不等体积的多次分配 在实际工作中有时用不等体积的溶剂进行多次分配提取,用极性溶剂对非极性溶剂中农药的多次提取,按式(3—9)计算;而用非极性溶剂对极性溶剂中农药的多次提取,按式(3—10)计算。
E非=[ap/(1-p+ap) ]n (3—9)
E极= [(1-p)/(1-p+ap)]n (3—10)
3、液液提取的一般操作
从上述理论可知,液液提取效率的高低取决于化合物与提取溶剂的亲和性(分配系数或p)、二相的体积比和提取次数3个因素。因此对于水溶性大、分配系数小的农药,如选择不到适合的溶剂,可通过增加有机溶剂的体积或增加提取次数来提高提取效率。在液液提取时一般多选用非极性或弱极性溶剂。己烷和环己烷是典型的用于提取亲脂或非极性农药(如有机氯农药)的溶剂,二氯甲烷则是提取非极性至中等极性农药最常用溶剂。对于强极性和水溶性较大的农药,用液液提取一般较为困难,回收率较低。
液液提取通常用分液漏斗进行。操作时选择容积较液体样品体积大1倍的分液漏斗。提取溶剂体积一般为样品体积的10%~30%。提取时手持分液漏斗进行振摇。开始时摇晃几次要将分液漏斗下口向上倾斜(朝向无人处),打开活塞,使过量的气体放出。关闭活塞后再进行振摇。如此重复至放气时只有很小压力,再剧烈振摇3~5min后,将分液漏斗放回架上静置分层。
由于在实际操作中不希望使用太多的溶剂和提取次数,液液提取要求有较大的分配系数。通过调节溶液的pH阻止酸性或碱性农药离子化,或通过加盐降低农药的水溶性,这样可以提高分配系数。在液液提取中,微提取技术应用也很广泛。微提取采用小体积有机溶剂,其相比率一般为0.001~0.01。微提取的缺点是回收率较差,但欲测的残留农药浓缩倍数高,有机溶剂用量大大减少,操作简便。定量分析可采用在样品中添加内标和校正标准的方法测定。
(二)固液提取
固液提取(solid-liquid extraction,SLE)是指通过溶解、扩散作用使同相物质中的化合物进人溶剂(包括水)中的过程。它主要用于固体样品(如土壤、动植物样品)残留农药的提取。
固液提取过程中,不同样品类型对溶剂的选择有很大影响。对含水量大的样品,应采用与水混溶的溶剂或混合溶剂提取;对含脂肪多的样品则用非极性或极性弱的溶剂提取;对土壤样品则用含水溶剂或混合溶剂提取。
值得注意的是,目前较多的农药残留分析方法中对动植物组织、食品等固体样品采用与水混溶的溶剂(如丙酮、乙腈)提取,这样可以减少油脂、蜡质等非极性杂质的含量,同时有些样品提取后经加水稀释可以方便地用同相提取技术进行净化和浓缩。
固液提取常用以下方法。
参考资料:农药残留分析
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