專利名稱：采用微流控芯片進行濁點萃取的方法
技術領域：
本發明涉及一種濁點萃取方法，特別涉及一種采用微流控芯片進行濁點萃取的方法。
背景技術：
濁點萃取法(CPE)是以中性表面活性劑膠束水溶液的溶解性和濁點現象為基礎， 通過改變試驗參數如溶液的PH、離子強度、溫度等依法相分離而實現待測物富集和分離的技術。由于分離過程中很少使用揮發性有機溶劑，并且具有萃取效率高、富集因子大、安全、 易于許多儀器聯用的特點，已被廣泛應用到預富集方法中。選擇合適的表面活性劑，可以在室溫下實現相分離，從而簡化實驗步驟，節約時間。目前，常用的濁點萃取法(CPE)的操作步驟如下在離心管中加入溶液和表面活性劑，稀釋、搖勻、加熱、離心、分離、定容，實驗中消耗的藥品量多，成本高，易造成環境污染。另外，由于實驗過程中需要經過機械振動和多級萃取等繁瑣過程，使預富集過程操作繁瑣、耗時長。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種萃取效率高，實驗消耗量少，成本低，能夠減少環境污染，無需機械振動和多級萃取等繁瑣過程，從而使預富集過程更加集成化、自動化的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法。為了解決上述技術問題，本發明的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法可以采用下述兩種技術方案。技術方案一所述微流控芯片由下層底片和上層蓋片封接而成，下層底片上設有第一進樣口、 第二進樣口、微通道、填充槽及出樣口 ；上層蓋片上設有與下層底片上第一進樣口、第二進樣口及出樣口位置分別對應的第一進樣口、第二進樣口及出樣口，填充槽內填有預富集材料；采用微流控芯片進行濁點萃取的方法包括如下步驟(1)將待測樣品溶液泵入微流控芯片的第一進樣口，同時將表面活性劑溶液泵入微流控芯片的第二進樣口，使待測樣品溶液與表面活性劑溶液在經過微流控芯片的微通道時引發相分離形成表面活性劑相和水相，表面活性劑相經過微流控芯片的填充槽時富集于預富集材料上，而水相通過填充槽后由出樣口流出；(2)當待測樣品溶液與表面活性劑溶液全部泵入微流控芯片后，將洗脫液從第一進樣口泵入微流控芯片，同時將蒸餾水從第二進樣口泵入微流控芯片，使待測樣品溶液中含有的待測物由表面活性劑相中分離出來，并經由填充槽和出樣口流出。技術方案二所述微流控芯片由下層底片和上層蓋片封接而成，下層底片上設有第一進樣口、第二進樣口、微通道、填充槽及出樣口 ；上層蓋片上設有與下層底片上第一進樣口、第二進樣口及出樣口位置分別對應的第一進樣口、第二進樣口及出樣口，填充槽內填有預富集材料；采用微流控芯片進行濁點萃取的方法包括如下步驟(1)將待測樣品溶液與添加劑的混合液泵入微流控芯片的第一進樣口，同時將表面活性劑溶液泵入微流控芯片的第二進樣口，使待測樣品溶液與表面活性劑溶液在經過微流控芯片的微通道時引發相分離形成表面活性劑相和水相，表面活性劑相經過微流控芯片的填充槽時富集于預富集材料上，而水相通過填充槽后由出樣口流出；(2)當待測樣品溶液與表面活性劑溶液全部泵入微流控芯片后，將洗脫液從第一進樣口泵入微流控芯片，同時將蒸餾水從第二進樣口泵入微流控芯片，使待測樣品溶液中含有的待測物由表面活性劑相中分離出來，并經由填充槽和出樣口流出。所述預富集材料根據待測樣品溶液可選擇為玻璃棉、尼龍纖維或硅膠等。所述步驟(1)中的添加劑為鹽析型電解質Na2SO4，表面活性劑為非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，其濃度為0. 5 ；預富集材料為玻璃棉、 尼龍纖維或硅膠；待測樣品溶液為對硝基酚溶液，該溶液PH值為6 11 ；用鹽析型電解質 Na2SO4調節對硝基酚溶液的離子強度為0. 5mol/L ；體積為0. 1 1. OmL的對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液，用流動注射泵以0. 05 0. 15mL/min流速泵入微流控芯片的第一進樣口 ；體積為0. 1 0. 5mL仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵以0. 04 0. 12mL/min流速泵入微流控芯片的第二進樣口 ；所述步驟⑵中的洗脫液為甲醇，用流動注射泵將體積為0.07 0.7mL的甲醇以 0. 014 0. 14mL/min的流速從第一進樣口泵入微流控芯片，同時將體積為0. 03 0. 3mL的蒸餾水以0. 006 0. 06mL/min的流速從進樣口泵入微流控芯片。本發明具有如下優點(1)本發明提供了一種新的液-液萃取方法，將濁點萃取技術與微流控芯片結合， 該方法無需機械振動和多級萃取等繁瑣過程，使預富集過程更加自動化，實現了濁點萃取的在線檢測。(2)本發明中，用于濁點萃取的微流控芯片中的填充槽，適合填充不同種類的預富集材料，從而可應用于不同的試樣分析檢測中。(3)本發明中，微流控芯片中的分離管道(即微通道)縮微化，使液-液接觸面增大，縮短了平衡時間，萃取效率顯著提高。(4)所述的微流控芯片制作簡便、快速、成本低廉，適用范圍廣、通用性強。本發明采用微流控芯片進行濁點萃取，可以實現分離管道縮微化，使液-液接觸面增大，分子擴散距離減小，縮短了萃取平衡時間，提高了萃取效率，而且實驗消耗量少，降低了萃取成本，減少了環境污染，無需機械振動和多級萃取等繁瑣過程，從而使預富集過程更加集成化、自動化。本發明主要應用于復雜的生物、環境樣品的萃取、富集。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1為微流控芯片的下層底片俯視圖。
圖2為微流控芯片的上層蓋片仰視圖。 具體實施例如圖1、2所示，微流控芯片由下層底片和上層蓋片兩部分組成，下層底片上刻蝕有第一進樣口 1、第二進樣口 2、微通道3、填充槽4及出樣口 6 ；上層蓋片上刻蝕有與下層底片位置對應的第一進樣口 Γ、第二進樣口 2'及出樣口 6'，填充槽4內填有預富集材料 5 ；下層底片和上層蓋片采用熱鍵合技術封合。下層底片和上層蓋片的長度、寬度、厚度分別為60mm、40mm、3mm。待測樣品與表面活性劑分別由第一進樣口 1、第一進樣口 2進入微流控芯片，待萃取完成后，表面活性劑相被截留在預富集材料5上；再由進樣口泵入洗脫液，將預富集材料上的表面活性劑相洗脫下來，進入檢測器。實施例1(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為6，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ；用流動注射泵將體積為0. SmL的此溶液以0. lmL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片； 配制濃度為的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 2mL的此溶液以0. 08mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片；進樣口 (1)和進樣口(2)的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 4mL的甲醇以0. 08mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片， 同時將體積為0. 03mL的蒸餾水以0. 006mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度為 3 μ g/mLo實施例2(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為9，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ；用流動注射泵將體積為0. 15mL的此溶液以0. 09mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片；配制濃度為0.5wt%的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 3mL的此溶液以0. lmL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片；進樣口(1)和進樣口(2)的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 7mL的甲醇以0. 14mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片， 同時將體積為0. 25mL的蒸餾水以0. 05mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度為 4. 2 μ g/mL。實施例3(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為11，用Na2SO4調節其離子強度為0.5mol/L; 用流動注射泵將體積為0. 6mL的此溶液以0. 14mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片；配制濃度為3. 5wt%的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 35mL的此溶液以0. 09mL/min的流速從進樣口(2)泵入微流控芯片； 進樣口(1)和進樣口⑵的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 55mL的甲醇以0. 1 lmL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片， 同時將體積為0. 2mL的蒸餾水以0. 04mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度 6.5 μ g/mL0實施例4(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為7，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ；用流動注射泵將體積為0. 85mL的此溶液以0. 15mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片；配制濃度為3. 3wt%的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. ImL的此溶液以0. 075mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片； 進樣口(1)和進樣口⑵的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 25mL的甲醇以0. 05mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片， 同時將體積為0. 3mL的蒸餾水以0. 06mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度 3. 5 μ g/mL0實施例5(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為8，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ；用流動注射泵將體積為0. ImL的此溶液以0. 13mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片； 配制濃度為2. 5wt%的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 2mL的此溶液以0. llmL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片；進樣口(1)和進樣口(2)的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 07mL的甲醇以0. 014mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將體積為0. 03mL的蒸餾水以0. 006mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度 11 μ g/mLo實施例6(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為11，用Na2SO4調節其離子強度為0.5mol/L; 用流動注射泵將體積為1. OmL的此溶液以0. 10mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片；配制濃度為的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 4mL的此溶液以0. 12mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片；進樣口(1)和進樣口(2)的溶液同時泵入。(2)將體積為0. MmL的甲醇以0. 088mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將體積為0. 175mL的蒸餾水以0. 035mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度 3. 4 μ g/mL0實施例7(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為6，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ；用流動注射泵將體積為0. 25mL的此溶液以0. 09mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片；配制濃度為3wt%的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 45mL的此溶液以0. 08mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片；進樣口(1)和進樣口(2)的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 4mL的甲醇以0. 08mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將體積為0. 05mL的蒸餾水以0. OlmL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度
4.3 μ g/mL0實施例8(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為7，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ；用流動注射泵將體積為0. 5mL的此溶液以0. 08mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片； 配制濃度為的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 3mL的此溶液以0. 09mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片；進樣口 ⑴和進樣口(2)的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 125mL的甲醇以0. 025mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將體積為0. 175mL的蒸餾水以0. 035mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度 7. 0 μ g/mL0實施例9(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為10，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ； 用流動注射泵將體積為0. 85mL的此溶液以0. 05mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片；配制濃度為3. 5wt%的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 35mL的此溶液以0. 04mL/min的流速從進樣口(2)泵入微流控芯片； 進樣口(1)和進樣口⑵的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 175mL的甲醇以0. 035mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將體積為0. 3mL的蒸餾水以0. 06mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度 7. 6 μ g/mL0實施例10(1)配制對硝基酚溶液，調節pH值為9，用Na2SO4調節其離子強度為0. 5mol/L ；用流動注射泵將體積為0. 9mL的此溶液以0. 05mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片； 配制濃度為0. 8wt%的非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵將體積為0. 5mL的此溶液以0. 08mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片；進樣口(1)和進樣口(2)的溶液同時泵入。(2)將體積為0. 225mL的甲醇以0. 045mL/min的流速從進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將體積為0. 125mL的蒸餾水以0. 025mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。(3)用紫外-可見分光光度計測定洗脫后溶液的吸光度值，得出對硝基酚的濃度
5.3 μ g/mL0本發明的方法可避免常規濁點萃取的振蕩、加熱、離心、冷卻等操作，方法簡便、操作簡單。方法用于污水樣品中對硝基酚的測定，回收率在91. 1-102. 7%之間，非常適合于復雜的生物、環境樣品的萃取、富集。
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權利要求
1.一種采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將待測樣品溶液泵入微流控芯片的第一進樣口(1)，同時將表面活性劑溶液泵入微流控芯片的第二進樣口 O)，使待測樣品溶液與表面活性劑溶液在經過微流控芯片的微通道(3)時引發相分離形成表面活性劑相和水相，表面活性劑相經過微流控芯片的填充槽 (4)時富集于預富集材料(5)上，而水相通過填充槽(4)后由出樣口(6)流出；(2)當待測樣品溶液與表面活性劑溶液全部泵入微流控芯片后，將洗脫液從第一進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將蒸餾水從第二進樣口( 泵入微流控芯片，使待測樣品溶液中含有的待測物由表面活性劑相中分離出來，并經由填充槽(4)和出樣口(6)流出。
2.一種采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將待測樣品溶液與添加劑的混合液泵入微流控芯片的第一進樣口(1)，同時將表面活性劑溶液泵入微流控芯片的第二進樣口 O)，使待測樣品溶液與表面活性劑溶液在經過微流控芯片的微通道(3)時引發相分離形成表面活性劑相和水相，表面活性劑相經過微流控芯片的填充槽(4)時富集于預富集材料( 上，而水相通過填充槽(4)后由出樣口(6) 流出；(2)當待測樣品溶液與表面活性劑溶液全部泵入微流控芯片后，將洗脫液從第一進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將蒸餾水從第二進樣口( 泵入微流控芯片，使待測樣品溶液中含有的待測物由表面活性劑相中分離出來，并經由填充槽(4)和出樣口(6)流出。
3.根據權利要求2所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述步驟 (1)中的添加劑為鹽析型電解質Na2SO4,表面活性劑為非離子表面活性劑仲醇聚氧乙烯醚 Tergitol 15-S-7溶液，其濃度為0. 5 預富集材料(5)為玻璃棉、尼龍纖維或硅膠； 待測樣品溶液為對硝基酚溶液，該溶液PH值為6 11 ；用鹽析型電解質Na2SO4調節對硝基酚溶液的離子強度為0. 5mol/L ；體積為0. 1 1. OmL的對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液， 用流動注射泵以0.05 0. 15mL/min流速泵入微流控芯片的第一進樣口(1)；體積為0.1 0. 5mL仲醇聚氧乙烯醚1Tergitol 15-S-7溶液，用流動注射泵以0. 04 0. 12mL/min流速泵入微流控芯片的第二進樣口(2)；所述步驟O)中的洗脫液為甲醇，用流動注射泵將體積為0.07 0.7mL的甲醇以 0.014 0. 14mL/min的流速從第一進樣口(1)泵入微流控芯片，同時將體積為0. 03 0. 3mL的蒸餾水以0. 006 0. 06mL/min的流速從進樣口( 泵入微流控芯片。
4.根據權利要求3所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述對硝基酚溶液PH值為9 ；對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液體積為0. 15mL，流速為0. 09mL/min ； 仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液濃度為0. 5wt%，體積為0. 3mL流速為0. lmL/min ； 甲醇體積為0. 7mL，流速為0. 14mL/min ；蒸餾水體積為0. 25mL，流速為0. 05mL/min。
5.根據權利要求3所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述對硝基酚溶液PH值為11，對硝基酚溶液與Na2SO4W混合液體積為0. 6mL，流速為0. 14mL/min ；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液濃度為3. 5wt%，體積為0. 35mL，流速為0. 09mL/min ； 甲醇體積為0. 55mL，流速為0. llmL/min ；蒸餾水體積為0. 2mL，流速為0. 04mL/min。
6.根據權利要求3所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述對硝基酚溶液PH值為8，對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液體積為0. ImL,流速為0. 13mL/min ；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液濃度為2. 5wt%，體積為0. 2mL，流速為0. llmL/min ；甲醇體積為0. 07mL，流速為0. 014mL/min ；蒸餾水體積為0. 03mL，流速為0. 006mL/min。
7.根據權利要求3所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述對硝基酚溶液PH值為11，對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液體積為1. OmL,流速為0. 10mL/min ； 仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液濃度為，體積為0. 4mL，流速為0. 12mL/min ； 甲醇體積為0. 44mL，流速為0. 088mL/min ；蒸餾水體積為0. 175mL，流速為0. 035mL/min。
8.根據權利要求3所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述對硝基酚溶液PH值為7，對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液體積為0. 5mL,流速為0. 08mL/min ；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液濃度為2wt%，體積為0. 3mL，流速為0. 09mL/min ；甲醇體積為0. 125mL，流速為0. 025mL/min ；蒸餾水體積為0. 175mL，流速為0. 035mL/min。
9.根據權利要求3所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述對硝基酚溶液PH值為10，對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液體積為0. 85mL,流速為0. 05mL/min ； 仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液濃度為3. 5wt%，體積為0. 35mL，流速為0. 04mL/ min ；甲醇體積為0. 175mL，流速為0. 035mL/min ；蒸餾水體積為0. 3mL，流速為0. 06mL/min。
10.根據權利要求3所述的采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，其特征在于所述對硝基酚溶液PH值為9，對硝基酚溶液與Na2SO4的混合液體積為0. 9mL,流速為0. 05mL/min ； 仲醇聚氧乙烯醚iTergitol 15-S-7溶液濃度為0. 8wt%，體積為0. 5mL，流速為0. 08mL/min ； 甲醇體積為0. 225mL，流速為0. 045mL/min ；蒸餾水體積為0. 125mL，流速為0. 025mL/min。
全文摘要
本發明涉及一種采用微流控芯片進行濁點萃取的方法，該方法首先將待測樣品溶液以設定流速泵入微流控芯片的第一進樣口，同時將表面活性劑溶液以設定流速泵入微流控芯片的第二進樣口，兩種溶液在經過微流控芯片的微通道時引發相分離形成表面活性劑相和水相，表面活性劑相經過填充槽時富集于預富集材料上，而水相通過填充槽后由出樣口流出；然后將洗脫液以設定流速從第一進樣口泵入微流控芯片，同時將蒸餾水以設定流速從第二進樣口泵入微流控芯片，使待測物由表面活性劑相中分離出來，并經由填充槽和出樣口流出。本發明萃取效率高，實驗消耗量少，成本低，能夠減少環境污染，無需機械振動和多級萃取等繁瑣過程，預富集過程更加集成化、自動化。
文檔編號B01D11/04GK102430263SQ20111027280
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者宋乃忠, 范樹娟, 賈瓊, 趙曉偉, 鮑長利 申請人:吉林大學