碳基吸附剂种类较多，其性质往往随制造方法、原料的不同而有较大差异。常见的几种有活性炭、碳分子筛、石墨化炭黑和多孔石墨炭。活性炭是最早用来从水溶液中萃取低极性和中等极性分析物的吸附剂之一。但是该材料对分析对象吸附的不可逆性导致被其吸附的分析物洗脱较为困难，洗脱时既费时间，又费溶剂；该吸附剂表面所具有的催化性能往往导致被萃取物的结构发生变化分解，导致回收率降低，因此活性炭在固相萃取领域已经被弃用。碳分子筛具有极好的机械强度和很大的比表面积，但由于碳分子筛吸附分析物之后，其洗脱速度较慢，要消耗较大体积的有机溶剂。所以，这类吸附剂也未获得广泛应用。

石墨化炭黑和多孔石墨炭是近二三十年发展起来的性能独特的固相萃取吸附剂，它们对极性化合物表现出来的较高的吸附萃取能力正促使它们获得日益广泛的应用。

石墨化炭黑(graphitized carbon blacks, GCBs)是目前为止应用最为广泛的碳基固相萃取吸附剂，它是将炭黑加热到2700～3000℃制成的。最早的一些商品化石墨化炭黑吸附剂有Supelco公司的Carbopack B和ENVI-Carb SPE,Altech公司的Carbograph 1，它们是无孔的低表面积固体颗粒，其比表面积大约为100m²·g^-1。Carbograph 4是较新出现的该类吸附剂，其比表面积为210m²·g^-1。该类吸附剂表面总是带有一些功能基团如羟基、羧基、羰基等，另外其表面还往往有一些带有正电荷的活性中心，这些都使得该类吸附剂对极性较大的酸类、碱类、磺酸盐类分析物有很好的吸附萃取，这也是该类固相萃取吸附剂有别于其他固相萃取吸附剂的特点之一。石墨化炭黑已经被成功地应用于氯代苯胺、氯代苯酚及一些极性杀虫剂的固相萃取。DiCorcia等对用该类吸附剂萃取极性杀虫剂进行了较深入的研究，他们发现对这类极性杀虫剂的萃取，使用石墨化炭黑比C₁₈键合硅胶效果要好。另外石墨化炭黑萃取膜盘也已制得，并已经用于对地下水中pg·mL^-1浓度级的N-亚硝基甲胺的固相萃取。DiCorcia等还用Carbograph 4石墨化炭黑成功地萃取了水样中非离子性表面活性剂及其生物降解产物，并用液相色谱-质谱法检测，取得了好的结果。另外，DiCorcia等，15还对已经被石墨化炭黑吸附萃取于柱上多种表面活性剂的分组洗脱作了研究。例如，如果用二氯甲烷-甲醇(70:30，体积比)混合洗脱液洗脱，则洗脱下来的是壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚；含适量甲酸的二氯甲烷-甲醇(90：10，体积比)混合洗脱液洗脱下来的则是壬基酚氧乙酸；含适量三甲基氯化铵的二氯甲烷-甲醇(90：10，体积比)混合洗脱液洗脱下来的则是线型的烷基苯磺酸盐。通过上述分组洗脱，既达到了萃取富集的目的，又达到了减少各分析对象之间的干扰问题。Hennion等较系统地研究了石墨化炭黑对极性和水溶性很大的多羟基取代苯及多羟基取代苯甲酸类化合物的萃取行为，实验得到了一些多羟基苯类化合物在水溶液和固定相之间的容量因子数据，并与RP-18型C₁₈键合硅胶和PRP-1型PS-DVB聚合物固相萃取吸附剂进行了比较。实验结果表明，RP-18型C₁₈键合硅胶对多轻基苯及多经基取代苯甲酸基本不产生吸附萃取，PRP-1型PS-DVB聚合物对该类化合物的萃取程度也很有限，而石墨化炭黑对该类化合物的萃取则比前两者好得多。D'Ascenz。等使用填充有0.5g Carbograph 4石墨化炭黑的萃取柱从4L饮用水中萃取15种除草剂，然后用高效液相色谱测定，取得了满意的结果，测定的检测限可达5ng·L^-1。Concejero等最近以多氯联苯类、多氯联苯-二苯并-对-二噁英类和多氯联苯-二苯并-对-呋喃类为富集分析对象，对几种碳基固相萃取吸附剂包括CarbopackB,Carbopack C,Amoco PX-21, Carbosphere的固相萃取特点进行了比较，并应用于测定鸡肉、猪肉香肠、黄油等样品。他们的研究结果表明，在上述几种固定相中，Carbopack B的分离富集能力最强，并且Carbopack B的提取液中干扰背景也小，重现性好。Gerecke等最近将固相萃取、固相微萃取和气相色谱－质谱相结合，成功实现了对天然水样中苯基脲类除草剂的测定。该方法的主要过程是：首先依次用8mL二氯甲烷-甲醇(80：20)、4mL甲醇、20mL弱酸性抗坏血酸10g·L^-1、10mL纯水对 250mg Carbopack B填充微柱进行预处理，再将1000mL水样以大约15mL·min^-1的流速通过该萃取柱，用0.5mL洗涤萃取柱，然后真空抽气30min使萃取柱尽可能干燥，最后用lmL甲醇和6mL二氯甲烷-甲醇(80:20)洗脱被吸附的分析物，用二甲亚砜对洗脱液进行溶剂置换后，加入碘甲烷进行烷基化衍生处理，用适量pH7.0的磷酸缓冲溶液终止衍生化反应后，加入少量己烷萃取衍生物，用氮气将该己烷溶液吹扫至100～150uL，再用聚甲基丙烯酸涂层的固相微萃取纤维对此衍生物溶液进行萃取，萃取后用气相色谱-质谱进行分析测定即可。该方法对目标分析物的检测限在0.3～1.0ng·L^-1之间。

虽然石墨化炭黑吸附剂在萃取极性较大的有机分析物方面取得了一定的成功，但其脆弱的机械强度阻碍了其作为色谱填料在高效液相色谱分析中的应用，多孔石墨炭(Porous Graphitic Carbons, PGC)正是在此情况下发展起来的。商品化的多孔石墨炭固相萃取吸附剂出现于20世纪80年代后期，其商品名为Hypersep PGC，该吸附剂与液相色谱级的填料H ypercarb相类似。该萃取吸附剂的制造方法如下：将苯酚与甲醛的混合物在多孔硅胶的表面和多孔内表面进行聚合反应，将该表面附有聚合物的多孔硅胶加热到1000℃充分炭化，然后用浓度为5mol·L^-1氢氧化钠溶液与炭化产物反应以除去硅胶，除去硅胶后的剩余物在2000～2800℃进行石墨化处理以除去吸附剂中的微孔，经过这种一系列处理所得到的具有平的晶面的大孔吸附剂就是多孔石墨炭。该材料是两维的石墨层状结构，层内的碳原子以sp²杂化排列成六边形，石墨层与层之间紧密地纠缠在一起，该吸附剂具有较好的机械强度。多孔石墨炭对分析物的保留机理基于疏水性作用和电子作用，这种多重的作用机理使得其对从非极性到极性的众多化合物具有强的保留作用，尤其对具有平面分子结构且含有极性基团和离域大二键、孤对电子的分析物具有强的吸附作用。例如Hennion等用Hypercarb成功地从水中萃取了浓度小于0.1ng·mL^-1的邻苯二酚、间苯二酚、间苯三酚等极性很大的分析物，这些分析物使用一些传统的固相萃取法往往效果很差。

除了石墨化炭黑和多孔石墨炭之外，近年来富勒烯、碳纳米管(CNTs)、石墨烯(Graphene)、亲水炭等碳基吸附剂用于固相萃取的情况也有报道。富勒烯是由碳元素组成的球状物质，其球面是一个具有离域大二键的共振结构，具有芳香性，因此对芳香族化合物具有较强的吸附作用。利用这个性质，可以将C₆₀填充的SPE小柱用于萃取水样中苯的同系物，该萃取柱的萃取性能远远优于常规的C₁₈和Tenax TA萃取柱。此外，Ballesteros等还考察了C₆₀富勒烯作为固相萃取吸附剂对常见的几种有机化合物和金属有机化合物的螯合物及离子对化合物的萃取情况，结果发现C₆₀富勒烯对金属有机化合物的螯合物及离子对化合物有优良的萃取性能。

文章来源：《环境样品前处理技术》

版权与免责声明：转载目的在于传递更多信息。

如其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起两周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。