加壓溶劑萃取或加壓液體萃取(pressurizedliquidextraction,PLE)是在較高的溫度(50~200℃)和壓力(1000~3000PSI)下用有機(jī)溶劑萃取固體或半固體的自動(dòng)化方法。提高的溫度能極大地減弱由范德華力、氫鍵、目標(biāo)物分子和樣品基質(zhì)活性位置的偶極吸引所引起的相互作用力。液體的溶解能力遠(yuǎn)大于氣體的溶解能力,因此增加萃取池中的壓力使溶劑溫度高于其常壓下的沸點(diǎn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)溶劑用量少、快速、基質(zhì)影響小、回收率高和重現(xiàn)性好。
加壓溶劑萃取的原理
加壓溶劑萃取是在提高的溫度(50~200℃)和壓力(1000~3000psi或10.3~20.6MPa)下用溶劑萃取固體或半固體樣品的新穎樣品前處理方法。
1、在提高的溫度下萃取
提高溫度使溶劑溶解待測物的容量增加。Pitzerk等報(bào)道,當(dāng)溫度從50℃升高至150℃后,蒽的溶解度提高了約15倍;烴類的溶解度,如正二十烷,可以增加數(shù)百倍。Sekine等報(bào)道水在有機(jī)溶劑中的溶解度隨著溫度的增加而增加。在低溫低壓下,溶劑易從“水封微孔”中被排斥出來,然而當(dāng)溫度升高時(shí),由于水的溶解度的增加,則有利于這些微孔的可利用性。在提高的溫度下能極大地減弱由范德華力、氫鍵、溶質(zhì)分子和樣品基體活性位置的偶極吸引力所引起的溶質(zhì)與基體之間的強(qiáng)的相互作用力。加速了溶質(zhì)分子的解析動(dòng)力學(xué)過程,減小解析過程所需的活化能,降低溶劑的粘度,因而減小溶劑進(jìn)入樣品基體的阻滯,增加了溶劑進(jìn)入樣品基體的擴(kuò)散,已報(bào)道溫度從25℃增至150℃,其擴(kuò)散系數(shù)大約增加2~10倍,降低溶劑和樣品基體之間的表面張力,溶劑更好地浸潤樣品基體,有利于被萃取物與溶劑的接觸。
2、在加壓下萃取
液體的沸點(diǎn)一般隨壓力的升高而提高。例如丙酮在常壓下的沸點(diǎn)為56.3℃,而在5個(gè)大氣壓下,其沸點(diǎn)高于100℃。液體對溶質(zhì)的溶解能力遠(yuǎn)大于氣體對溶質(zhì)的溶解能力。因此欲在提高的溫度下仍保持溶劑在液態(tài),則需增加壓力。另在加壓下,可將溶劑迅速加到萃取池和收集瓶。
3、熱降解
由于加壓溶劑萃取是在高溫下進(jìn)行,因此,熱降解是一個(gè)令人關(guān)注的問題。加速溶劑萃取是在高壓下加熱,高溫的時(shí)間一般少于10min,因此,熱降解不甚明顯。Richter等曾試驗(yàn)以DDT和艾氏劑為例研究了加速溶劑萃取過程中對易降解組分的降解程度。DDT在過熱狀態(tài)下將裂解為DDD和DDE。艾氏劑裂解為endrinaldehyde和endrinketone。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在150℃下,對加入萃取池內(nèi)的DDT和艾氏劑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行萃取(這些組分的正常萃取溫度為100℃)。萃取物用氣相色譜分析,DDT的三次平均回收為103%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.9%。艾氏劑三次平均回收為101%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4%。在測定DDT時(shí)未發(fā)現(xiàn)有DDE或DDD存在。測定艾氏劑時(shí)亦未發(fā)現(xiàn)有endrinaldehyde或endrinketone的存在。試驗(yàn)了溫度為60℃,壓力為16.5MPa,氯甲烷作為溶劑時(shí),預(yù)加入法對極易揮發(fā)的BTEX化合物(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)的回收。結(jié)果表明,四次萃取的平均回收在99.5~100%;之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2~3.7%。在同樣的試驗(yàn)條件下,戊烷的(b.p36℃)回收為90.1%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,加速溶劑萃取法可用于樣品中易揮發(fā)的組分的萃取。