Chiết pha rắn SPE (Solid Phase Extration) là quá trình phân bố chất tan giữa hai pha lỏng- rắn. Pha rắn có thể là các hạt silicagel xốp, polime hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính. Q trình chiết có thể thực hiện ở điều kiện tĩnh hoặc động. Các chất bị giữ lại trên pha rắn và có thể tách ra bằng cách rửa giải với dung mơi thích hợp[6].
Mục đích của chiết pha rắn là lấy các chất phân tích một cách định lƣợng từ dung dịch, loại tạp chất và thu hồi tồn bộ nó. Sau khi làm sạch, chất phân tích đƣợc rửa giải vào một thể tích nhỏ dụng dịch và lấy một cách định lƣợng khỏi dung dịch nên có hệ số làm giàu cao.
Cột chiết pha rắn dạng xilanh có dung tích 1ml đến 25ml đƣợc nhồi chất hấp phụ có đƣờng kính khoảng 40µm, các chất nhồi có thể gắn các nhóm chức khác nhau, có thể là các gốc hữu cơ có độ phân cực khác nhau, cũng có thể là các chất trao đổi ion, tùy theo đối tƣợng cần tách, phía trên và phía dƣới lớp vật liệu nhồi là hai lớp đĩa đệm polypropylen có lỗ 20µm.
1.8.1. Các cơ chế chiết pha rắn
1.8.1.1. Chiết pha thường (normal-phase NP-SPE)
Chiết pha thƣờng (NP-SPE) chủ yếu đƣợc áp dụng cho các chất hữu cơ khơng hay ít phân cực, và chúng tan tốt trong các dung môi hữu cơ ít hay khơng phân cực và kị nƣớc (không tan trong nƣớc). Vì vậy, theo cơ chế này chất chiết pha rắn (pha tĩnh chiết) là các chất hấp phụ có bề mặt phân cực.
Các chất phân tích đƣợc giữ nhờ lực tƣơng tác phân cực, tƣơng tác hydro và lƣỡng cực.
Các dung mơi để rửa giải chất phân tích ra khỏi pha tĩnh ở đây là các dung môi hữu cơ kị nƣớc hay hỗn hợp của hai dung mơi đó với nhau theo những tỷ lệ thích hợp, ví dụ: n-hexan, dicloetan, etyl acetat, hay hỗn hợp (n-hexan có 20% ACN), hay (dicloetan có 20% ACN),…
Quá trình xảy ra khi chiết:
X + (NP-SPE) ↔ (NP-SPE).X
(Chất PT trong dung dịch mẫu) (Chất PT trong pha tĩnh chiết) + Sự giải hấp chất phân tích ra khỏi pha tĩnh:
(NP-SPE)X ↔ (NP-SPE) + MP(X) (chất PT đƣợc tách riêng vào dung môi rửa giải) 1.8.1.2. Chiết pha đảo (Reversed Phase RP-SPE)
Các chất khơng phân cực đến ít phân cực đƣợc dùng làm pha tĩnh, thí dụ các ankyl C-2 đến C-18, ngồi ra cịn có các chất thơm, các gốc hydrocacbon với độ dài khác nhau.
Các tƣơng tác xảy ra: lực Van der waals, liên kết hydro, liên kết ion và lƣỡng cực. Phƣơng pháp đƣợc sử dụng để tách các chất không phân cực đến ít phân cực trong pha nƣớc, pha động là dung môi phân cực, thƣờng là nƣớc và metanol(MeOH), acetonitrile (ACN), tetrahydrofuran (THF), hay các hỗn hợp (ACN/H2O), hay (H2O/MeOH/ACN),…
Các dung mơi để rửa giải chất phân tích ra khỏi pha tĩnh ở đây là các dung môi hữu cơ tan tốt trong nƣớc hay hỗn hợp của hai dung mơi đó với nhau theo những tỷ lệ thích hợp.
Quá trình xảy ra trong khi chiết:
+ Sự hấp phụ chất phân tích (PT) vào pha tĩnh: X + (RP-SPE)↔ (RP-SPE).X
(Chất PT trong dung dịch mẫu) (Chất PT trong pha tĩnh chiết) + Sự giải hấp phân tích ra khỏi pha tĩnh :
(NP-SPE)X ↔ (RP-SPE) + MP(X)
(Chất PT đƣợc tách riêng vào dung môi rửa giải ) 1.8.1.3. Chiết trao đổi ion (ion exchange IEx-SPE)
Chất chiết pha rắn là những chất có khả năng trao đổi ion. Nó là các pha chiết phân cực. Bề mặt nó có các ion trao đổi đƣợc với các ion của chất mẫu. Nếu pha tĩnhlà cation, ta có chất trao đổi cation (axit mạnh và yếu).Cịn nếu pha tĩnh là anion, có chất trao đổi anion (bazơ mạnh và bazơ yếu). Ví dụ: các chất
thơm đã sulfonic hóa -SO3H (cationit axit mạnh), các anionit gồm các amin bậc 1 đến bậc 4. Các nhóm chức này có thể gắn trên bề mặt silic, cũng có thể gắn trên các polime.
Các dung môi rửa giải chất phân tích ra khỏi pha tĩnh ở đây là các dung dịch nƣớc của các axit loãng (HCl, HNO3, HAc,…), hay các bazơ loãng (NH3, NaOH,…), hay các dung dịch muối kim loại kiềm (NaAc, NH4Ac, KCl,…), hoặc có thêm các dung mơi hữu cơ tan trong nƣớc theo những tỷ lệ thích hợp (5-15%), nhƣ MeOH,ACN,THF,…[31].
1.8.1.4. Chiết rây phân tử (Size exclusion-SPE)
Chiết rây phân tử là phƣơng pháp chia tách các phân tử trong dung dịch dựa trên kích thƣớc của chúng.
Các chất hấp phụ là các hạt silicagel có diện tích bề mặt lớn, trên bề mặt hạt silic có các mao quản kích thƣớc lỗ lớn 275-300Ao. Các chất hấp phụ này dùng để chiết tách các hợp chất có khối lƣợng lớn cỡ 2000, chúng đi vào lỗ xốp nhờ tƣơng tác phân cực, kị nƣớc hay trao đổi ion.
CHƢƠNG 2- NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU