Кіріспе

Қатты фазалы экстракция (ҚФЭ) – сұйық ортада еріген немесе суспензия күйіндегі қосылыстарды олардың физикалық және химиялық қасиеттеріне сәйкес, осы ортадағы басқа қосылыстардан бөліп, оқшаулап немесе тазарту әдісі. Аналитикалық зертханалар үлгілерді талдау үшін концентрациялау және тазарту мақсатында қатты фазалы экстракцияны қолданады. ҚФЭ зәр, қан, су, сусындар, топырақ және жануарлар тіндері сияқты әртүрлі матрицалардан қызығушылық тудыратын аналиттерді оқшаулауға мүмкіндік береді. ҚФЭ сұйықта еріген немесе суспензиядағы заттардың (қозғалмалы фаза деп аталады) қатты сорбентке (тұрақты фаза деп аталады) деген туыстығын пайдаланады. Үлгі осы тұрақты фаза арқылы өткізіледі, бұл қосылыстарды қажетті және қажетсіз компоненттерге бөлуге мүмкіндік береді. Нәтижесінде, қажетті аналиттер немесе үлгідегі қажетсіз қоспалар тұрақты фазада тоқталады. Тұрақты фазадан өтетін бөлік, оның құрамында қажетті аналиттер немесе қажетсіз қоспалар бар-жоғына байланысты жиналады немесе жойылады. Егер тұрақты фазада сақталған бөлік қажетті аналиттерді қамтыса, оларды қосымша кезеңде тиісті элюентпен шайып, тұрақты фазадан алып тастауға болады. ҚФЭ-де толық емес экстракция немесе элюция салдарынан аналиттерді толық қалпына келтіру мүмкін болмайды. Толық емес экстракция жағдайында аналиттердің тұрақты фазаға жеткілікті туыстығы болмайды және олардың бір бөлігі пермеатта қалады. Толық емес элюция кезінде аналиттердің бір бөлігі сорбентте қалады, себебі қолданылған элюент жеткілікті туыстыққа ие емес. Көптеген сорбенттер/материалдар хроматографиялық әдістерде қолданылатындай, бірақ ҚФЭ ерекше, оның хроматографиядан өзгеше мақсаттары бар және қазіргі заманғы химия ғылымында ерекше орынға ие.

SPE және хроматография

SPE – шындығында, жылжымалы фазасы бар, қоспаларды бағананың ішіне орналастырылған стационарлық фаза арқылы өткізетін хроматография әдісі. Хроматографиялық процесс қатты және сұйық фазалар арасындағы айқын айырмашылықты пайдаланып, қоспаның әр компоненті үшін Кeq немесе тепе-теңдік тұрақтысының мәнін ескере отырып, қоспаны бөлуге мүмкіндік беретін қатты фазалық сұйық экстракциялық техниканы құру үшін қолданылады. Стационарлық және жылжымалы фазаларды таңдауға қатысты химиялық ескертулер сұйық бағаналық хроматографиядағыдай, ал қолданылатын адсорбенттер мен материалдардың көп бөлігі бірдей. Дегенмен, теориясы, процедуралары және мақсаттары өзгеше, және ол экстракциялық техника ретінде қазіргі химия ғылымында ерекше орынға ие.

SPE қалыпты кезеңдегі процедура

Қатты фазалы экстракция әдетте бес негізгі қадамды қамтиды. Біріншіден, картридж полярлы емес немесе сәл полярлы еріткішпен тепе-теңдікке келтіріледі, ол бетін ылғалдандырып, байланысқан фазаға еніп кіреді. Содан кейін, су немесе үлгідегідей құрамдағы буфер, кремний бетін ылғалдандыру үшін бағана арқылы жуылады. Үлгі содан кейін картриджге қосылады. Үлгі тұрақты фазадан өткен кезде, үлгідегі полярлы аналиттер полярлы сорбентпен өзара әрекеттесіп, қалды, ал еріткіш және басқа да полярлы емес қоспалар картридж арқылы өтіп кетеді. Үлгі салғаннан кейін, картриджті қосымша қоспаларды жою үшін полярлы емес еріткішпен шайып тастайды. Содан кейін, аналит полярлы еріткішпен немесе тиісті pH-тағы буфермен элюцияланады. Қатты фаза көбінесе қысқа көміртекті тізбектері бар полярлы функционалдық топтарға байланысқан кремнийдің стационарлық фазасынан тұрады. Бұл стационарлық фаза полярлы молекулаларды адсорбциялайды, оларды полярлы еріткішпен жинауға болады. Бұлар тиісті типтегі экстракциялық манифольдқа орнатылуы мүмкін. Манифольд бірнеше SPE ортасын ұстап тұрып, бірнеше үлгіні бір мезгілде өңдеуге мүмкіндік береді. Стандартты картридждік SPE манифольдқа дейін 24 картриджді параллель орнатуға болады, ал әдеттегі дискілік SPE манифольдқа 6 дискі сыяды. Көптеген SPE манифольдтары вакуумдық портпен жабдықталған, онда вакуумды қолдану арқылы сұйық үлгіні стационарлық фаза арқылы тартып, экстракция процесін жылдамдатуға болады. Аналиттер стационарлық фазадан өткеннен кейін манифольдтің ішінде немесе астындағы үлгі жинағыш түтікшелерге жиналады. Қатты фазалы экстракция картридждері мен дискілерін әртүрлі стационарлық фазалармен сатып алуға болады, олардың әрқайсысы әртүрлі химиялық қасиеттерге байланысты аналиттерді бөліп шығарады. Көптеген стационарлық фазалардың негізі - белгілі бір функционалдық топқа байланысқан кремний диоксиді. Бұл функционалдық топтардың кейбіреулеріне гидрофобты алкил немесе арил тізбектері (кері фаза үшін) өзгермелі ұзындықтағы тізбектер, кватернарлы аммоний немесе амино топтар (анион алмасу үшін) және алифалық сульфон қышқылы немесе карбоксил топтары (катион алмасу үшін) жатады. Талшықтан алынған аналит мөлшері оның үлгідегі концентрациясына пропорционалды, егер тепе-теңдікке жетілсе немесе, егер тепе-теңдікке жету алдында қысқа уақыт болса, конвекция немесе араластыру көмегімен.