一种动态pH多通道固相萃取装置及方法与流程

本发明涉及环境样品中水样前处理和分析检测，具体涉及一种动态ph多通道固相萃取装置及方法。

背景技术：

1、水中新污染物种类复杂，既包括传统半挥发性有机物、农药、烷基酚、有机磷酸酯等中性或弱极性污染物，也包括新烟碱类农药、药物和个人护理品、β-内酰胺类抗生素、喹诺酮类抗生素以及pfas（全氟和多氟烷基物质）等极性、离子型或强极性污染物。不同污染物的理化性质差异较大，其在固相萃取过程中的保留机制、适宜ph、洗脱溶剂和后续仪器分析方式均不相同。

2、现有水样spe（固相萃取）前处理通常需要将同一水样分装后分别处理，容易产生分样误差并增加样品消耗；同时，不同spe小柱所需上样ph、流速和洗脱条件不同，普通负压装置难以在同一流路中实现动态ph调节、独立流速控制和分组洗脱收集，容易出现流速不均、柱路堵塞、干抽或组分交叉污染等问题。对于pfas等对背景污染敏感的物质，共用流路和含氟材料还可能增加空白背景。

3、因此，需要对动态ph多通道固相萃取装置及方法进行开发设计，实现多吸附剂分组富集、柱间ph调节、独立流速控制和独立洗脱收集的固相萃取前处理装置，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种动态ph多通道固相萃取装置及方法，实现多吸附剂分组富集、柱间ph调节、独立流速控制和独立洗脱收集的固相萃取前处理装置。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种动态ph多通道固相萃取装置，包括依次连通的注入装置、至少两组交换柱模块以及负压发生装置，相邻所述交换柱模块之间设置有切换阀，所述切换阀上设置有与上一级所述交换柱模块中的交换柱对应的洗脱剂存储装置和收集瓶，所述交换柱模块包括依次连通的ph调节模块、所述交换柱以及速度调节模块，所述ph调节模块用于将水样调节至对应待富集组分的对应ph值，所述速度调节模块用于对所述交换柱的流速进行调节，所述负压发生装置与所述收集瓶连通，所述收集瓶用于收集对应的所述交换柱中通过所述洗脱剂存储装置中的洗脱剂洗脱后的水样。

4、作为一种实施方式，所述交换柱模块设置为三组，三组所述交换柱模块分别为第一交换柱模块、第二交换柱模块和第三交换柱模块，所述第一交换柱模块包括与所述注入装置连通的第一ph调节模块、与所述第一ph调节模块连通的wax柱、以及与所述wax柱连通的第一速度调节模块，所述第一速度调节模块与第一切换阀连接，所述第二交换柱模块包括与所述第一切换阀连接的第二ph调节模块、与所述第二ph调节模块连通的hlb柱、以及与所述hlb柱连通的第二速度调节模块，所述第二速度调节模块与第二切换阀连接，所述第三交换柱模块包括与所述第二切换阀连接的第三ph调节模块、与所述第三ph调节模块连通的c18柱、与所述c18柱连通的第三速度调节模块，所述第三速度调节模块与第三切换阀连接，所述第三切换阀与所述负压发生装置连接。

5、作为一种实施方式，所述注入装置与所述第一交换柱模块之间设置有预过滤器。

6、作为一种实施方式，所述注入装置与所述第一交换柱模块之间设置有第四切换阀，所述第四切换阀与所述第二ph调节模块和所述第三ph调节模块连接。

7、作为一种实施方式，所述第一切换阀与wax洗脱剂存储瓶和pfas组分收集瓶连接，所述第二切换阀与hlb洗脱剂存储瓶和lc组分收集瓶连接，所述第三切换阀与c18洗脱剂存储瓶和gc组分收集瓶连接。

8、作为一种实施方式，还包括控制系统，所述控制系统与所述切换阀、所述负压发生装置、所述ph调节模块以及所述速度调节模块电连接。

9、作为一种实施方式，所述负压发生装置包括与所述第三切换阀连通的负压歧管以及与所述负压歧管连接的真空泵，所述负压歧管与所述收集瓶连通。

10、作为一种实施方式，所述第一ph调节模块调节的ph值为3-4，所述第二ph调节模块调节的ph值为3-5。

11、作为一种实施方式，所述wax柱为聚苯乙烯/二乙烯基苯、金属有机骨架材料或三聚氰胺-甲醛树脂中的一种。

12、本发明还公开了一种动态ph多通道固相萃取方法，包括以下步骤：

13、通过注入装置将待测水样输入至依次设置的交换柱模块中；

14、水样进入第一级交换柱模块，经第一级ph调节模块将水样ph调节至适于第一类目标物保留的ph值，随后进入第一级交换柱，使第一类目标物被所述第一级交换柱截留富集，流出液继续进入下一级；

15、经第一级交换柱后的流出液通过多通道切换阀切换流路，进入第二级交换柱模块，经第二级ph调节模块将水样ph调节至适于第二类目标物保留的ph值；

16、ph调节后的水样进入第二级交换柱，使第二类目标物被所述第二级交换柱截留富集；

17、按照以上的操作方式，使水样依次流经后续各级交换柱模块，每级交换柱前均通过对应的ph调节模块将水样ph调节至适于对应目标物保留的ph值，并在对应的交换柱上完成目标物的逐级富集；

18、在各交换柱的富集过程中，通过各交换柱下游对应设置的速度调节模块，分别独立调节各交换柱的流速；

19、各级交换柱富集完成后，通过所述切换阀将各级交换柱分别切换至独立洗脱路径，使各级交换柱与对应的洗脱剂存储装置和收集瓶连通；

20、通过对应的洗脱剂存储装置向各级交换柱分别加入对应的洗脱剂，对各级交换柱上富集的目标物进行洗脱，洗脱液在负压驱动下进入对应的收集瓶，实现不同类别目标物的分组独立收集。

21、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

22、通过在水样流路中串联设置多级交换柱模块，并在每一级交换柱前独立配置ph调节模块，能够针对不同性质的目标物逐级精准调控水样ph值，使同一水样中的疏水性、极性和阴离子型等不同类别新污染物在各自最优ph条件下被对应吸附剂选择性保留，显著拓宽了污染物覆盖范围并提高了分组富集效率；同时，利用切换阀的多通道切换功能，既可实现各级交换柱的串联上样与逐级富集，又能在洗脱阶段将各级交换柱独立切换至对应的洗脱剂存储装置和收集瓶，实现各组分的独立洗脱和分组收集，有效避免了不同洗脱剂之间的交叉污染，保证了后续gc-hrms（气相色谱-高分辨质谱联用）和lc-hrms（液相色谱-高分辨质谱联用）分析的兼容性；此外，各级交换柱下游独立设置的速度调节模块配合负压发生装置，能够针对不同填料阻力的交换柱分别调节流速，避免因柱压差异导致的流速不均或目标物穿透问题，显著提高了上样过程的稳定性和目标物回收率的重复性；整个装置结构紧凑、自动化程度高，仅需一次上样即可完成多类别新污染物的分组富集、独立洗脱和分类收集，操作简便、省时省力，能够满足新污染物筛查对高通量、高灵敏度和高可靠性的迫切需求。

1.一种动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，包括依次连通的注入装置（1）、至少两组交换柱模块以及负压发生装置，相邻所述交换柱模块之间设置有切换阀，所述切换阀上设置有与上一级所述交换柱模块中的交换柱对应的洗脱剂存储装置和收集瓶，所述交换柱模块包括依次连通的ph调节模块、所述交换柱以及速度调节模块，所述ph调节模块用于将水样调节至对应待富集组分的对应ph值，所述速度调节模块用于对所述交换柱的流速进行调节，所述负压发生装置与所述收集瓶连通，所述收集瓶用于收集对应的所述交换柱中通过所述洗脱剂存储装置中的洗脱剂洗脱后的水样。

2.根据权利要求1所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，所述交换柱模块设置为三组，三组所述交换柱模块分别为第一交换柱模块、第二交换柱模块和第三交换柱模块，所述第一交换柱模块包括与所述注入装置（1）连通的第一ph调节模块（4）、与所述第一ph调节模块（4）连通的wax柱（5）、以及与所述wax柱（5）连通的第一速度调节模块，所述第一速度调节模块与第一切换阀（17）连接，所述第二交换柱模块包括与所述第一切换阀（17）连接的第二ph调节模块（7）、与所述第二ph调节模块（7）连通的hlb柱（8）、以及与所述hlb柱（8）连通的第二速度调节模块，所述第二速度调节模块与第二切换阀（19）连接，所述第三交换柱模块包括与所述第二切换阀（19）连接的第三ph调节模块（10）、与所述第三ph调节模块（10）连通的c18柱（12）、与所述c18柱（12）连通的第三速度调节模块，所述第三速度调节模块与第三切换阀（21）连接，所述第三切换阀（21）与所述负压发生装置连接。

3.根据权利要求2所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，所述注入装置（1）与所述第一交换柱模块之间设置有预过滤器（2）。

4.根据权利要求2所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，所述注入装置（1）与所述第一交换柱模块之间设置有第四切换阀（3），所述第四切换阀（3）与所述第二ph调节模块（7）和所述第三ph调节模块（10）连接。

5.根据权利要求2所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，所述第一切换阀（17）与wax洗脱剂存储瓶（16）和pfas组分收集瓶（6）连接，所述第二切换阀（19）与hlb洗脱剂存储瓶（18）和lc组分收集瓶（9）连接，所述第三切换阀（21）与c18洗脱剂存储瓶（20）和gc组分收集瓶（13）连接。

6.根据权利要求1所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，还包括控制系统（11），所述控制系统（11）与所述切换阀、所述负压发生装置、所述ph调节模块以及所述速度调节模块电连接。

7.根据权利要求2所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，所述负压发生装置包括与所述第三切换阀（21）连通的负压歧管（14）以及与所述负压歧管（14）连接的真空泵（15），所述负压歧管（14）与所述收集瓶连通。

8.根据权利要求2所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，所述第一ph调节模块（4）调节的ph值为3-4，所述第二ph调节模块（7）调节的ph值为3-5。

9.根据权利要求2所述的动态ph多通道固相萃取装置，其特征在于，所述wax柱（5）为聚苯乙烯/二乙烯基苯、金属有机骨架材料或三聚氰胺-甲醛树脂中的一种。

10.一种动态ph多通道固相萃取方法，其特征在于，包括以下步骤：