固相萃取是實驗室樣品前處理的核心技術(shù)，廣泛應用于環(huán)境、食品、生物等領域。其原理是通過吸附劑對目標物的選擇性吸附與洗脫，實現(xiàn)樣品凈化與富集。然而，實際操作中受設備狀態(tài)、試劑性質(zhì)、操作規(guī)范等因素影響，常出現(xiàn)各類故障。以下從核心故障類型出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)象、原因及解決方案展開詳細分析。
一、流速異常(流速過慢或停滯)
現(xiàn)象：活化、上樣或洗脫過程中，液體流出速度顯著減慢(正常流速通常為1-5 mL/min)，甚至無液體滴落。
可能原因：
1. 柱床堵塞：樣品中顆粒物(如血液蛋白、土壤懸浮物)、強保留雜質(zhì)(如腐殖酸、油脂)未被預處理去除，堵塞吸附劑間隙或濾片孔隙。
2. 柱床干涸：活化后未及時上樣，或洗脫后未保持柱體濕潤，導致吸附劑收縮、柱床開裂，空氣進入形成氣阻。
3. 真空度不足：真空源(如真空泵、蠕動泵)壓力不夠，或真空管路漏氣、調(diào)節(jié)閥失效。
4. 吸附劑粒徑過小或填充不均：填料粒徑<40μm時易發(fā)生“橋堵”，或裝填時未均勻壓實，局部密度過高阻礙流動。
解決方案：
- 針對柱床堵塞：預處理樣品(如離心、0.45μm濾膜過濾、加入蛋白沉淀劑)；若已堵塞，可嘗試用強洗脫溶劑(如甲醇、乙腈)反向沖洗(低流速，≤1 mL/min)，或更換新柱。
- 防止柱床干涸：活化后立即上樣，若需暫停，保持柱體浸沒于溶劑(如甲醇或水)；洗脫時避免抽干柱床，保留少量溶劑覆蓋吸附劑。
- 排查真空系統(tǒng)：檢查真空泵壓力(正常應≥-0.08 MPa)，用肥皂水檢測管路接口是否漏氣；更換老化的真空管或調(diào)節(jié)閥。
- 優(yōu)化填料選擇：優(yōu)先選用粒徑40-60μm的球形填料(如C18、HLB)，填充時輕敲柱體確保均勻，避免“分層”或“空隙”。
二、目標物回收率低(富集效果差)
現(xiàn)象：空白加標實驗中，目標物測得量遠低于理論值(回收率<70%)，或標準曲線線性差。
可能原因：
1. 活化不充分：反相SPE柱(如C18)未用甲醇/乙腈潤濕，導致吸附劑表面未激活，目標物無法有效保留。
2. 上樣條件不當：上樣溶劑極性與目標物溶解度不匹配(如反相柱上樣時溶劑含水量>90%，目標物未被吸附直接流失)；或上樣流速過快(>5 mL/min)，未給吸附-解吸平衡留足時間。
3. 淋洗過度：淋洗液強度過高(如反相柱用高比例有機相淋洗)，將弱保留的目標物提前洗脫。
4. 洗脫溶劑不足：洗脫體積過小(如<1 mL)或溶劑強度不夠(如反相柱僅用純水洗脫非極性目標物)，目標物未全解吸。
解決方案：
- 強化活化步驟：反相柱先用5-10倍柱體積(BV)甲醇/乙腈活化，再用相同體積水/緩沖液平衡；正相柱(如硅膠)用正己烷/二氯甲烷活化。
- 優(yōu)化上樣條件：調(diào)整上樣溶劑pH(如酸性目標物調(diào)至pKa-2，增強中性分子形態(tài))、離子強度(如鹽析效應)；控制流速≤2 mL/min，確保目標物與吸附劑充分接觸。
- 精準控制淋洗：根據(jù)目標物保留能力選擇淋洗液(如反相柱用5%-10%甲醇水溶液淋洗弱保留雜質(zhì)，避免目標物流失)。
- 驗證洗脫效率：通過分段收集洗脫液(每0.5 mL一組)，檢測目標物分布，確定最小有效洗脫體積；更換更強溶劑(如反相柱用甲醇-乙酸(95:5)洗脫水溶性目標物)。
三、柱床穿透(目標物未被吸附直接流出)
現(xiàn)象：上樣過程中，目標物在流出液中被檢出(如空白加標樣上樣后，流出液含目標物)，說明吸附劑容量不足。
可能原因：
1. 吸附劑選擇錯誤：目標物極性與吸附劑不匹配(如極性目標物選用非極性C18柱，保留弱)。
2. 柱容量超載：樣品中目標物濃度過高(如超過吸附劑負載量，常見于環(huán)境水樣中農(nóng)藥殘留富集)。
3. 上樣體積過大：大體積樣品(如>100 mL)通過小柱(如100 mg填料)，超出吸附劑動態(tài)容量。
解決方案：
- 匹配吸附劑類型：極性目標物(如酚類、胺類)選用HILIC(親水作用)、MAX(混合陽離子交換)柱；非極性目標物(如PAHs、 PCBs)用C18、苯基柱；離子型目標物用WCX(弱陰離子交換)、MCX(強陽離子交換)柱。
- 評估柱容量：根據(jù)吸附劑質(zhì)量(如100 mg C18柱對非極性目標物的負載量約50-200 μg)估算最大進樣量，超載時改用更大填料量的柱子(如500 mg)或分批次處理。
- 濃縮上樣：通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、氮吹等方式減少上樣體積，或采用“在線濃縮”模式(先快速上樣，再用小體積溶劑洗脫)。
四、重現(xiàn)性差(平行樣結(jié)果波動大)
現(xiàn)象：同一批次或不同批次實驗中，目標物回收率、峰面積相對標準偏差(RSD)>15%。
可能原因：
1. 操作不規(guī)范：手工移液誤差(如移液槍未校準，體積偏差>5%)；真空壓力波動(如真空泵間歇啟動導致流速不穩(wěn)定)。
2. 柱間差異：市售SPE柱填料填充均勻性差，或自制柱裝填密度不一致。
3. 溶劑揮發(fā)：洗脫液未密封，有機溶劑揮發(fā)導致體積變化(如甲醇揮發(fā)后目標物濃度升高)。
解決方案：
- 標準化操作：使用校準過的移液器，固定真空壓力(如設定-0.06 MPa并保持穩(wěn)定)；關(guān)鍵步驟(如上樣、洗脫)記錄實際體積。
- 篩選一致性高的SPE柱：優(yōu)先選擇品牌柱(如Waters Oasis、Agilent Bond Elut)，自行裝填時用勻漿法(填料+溶劑超聲分散)確保均勻。
- 控制溶劑揮發(fā)：洗脫液收集于帶蓋試管中，盡快完成濃縮(如氮吹時用惰性氣體保護)；批量處理時使用自動化SPE儀(如Gilson GX-271)，減少人為誤差。
五、交叉污染(空白樣檢出目標物)
現(xiàn)象：空白對照(如純水、空白基質(zhì))經(jīng)SPE處理后，檢測到目標物，排除試劑污染外，多為裝置殘留。
可能原因：
1. 管路/接頭殘留：前一樣品的高濃度目標物未被清洗，附著于管路內(nèi)壁或接頭縫隙。
2. 柱未全再生：強保留雜質(zhì)(如色素、油脂)在柱內(nèi)積累，后續(xù)實驗中緩慢釋放。
解決方案：
- 清洗裝置：每次使用后，用強洗脫溶劑(如甲醇-水(80:20)、0.1%甲酸乙腈)沖洗管路3-5次；拆卸接頭，用棉簽蘸溶劑擦拭接口處。
- 定期再生或更換柱子：對于重復使用的柱子，用高濃度有機溶劑(如純甲醇、二氯甲烷)反向沖洗(低流速)，再真空干燥；若柱效明顯下降(如回收率持續(xù)降低)，直接更換新柱。
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