TF-SPME技術(shù)升級重新定義泳池VOCs監(jiān)測

炎炎夏日,游泳池迎來了客流高峰,各大場館再現(xiàn)下餃子的熱鬧場面 。當(dāng)你躍入水中,聞到那股熟悉的特殊氣味時,也許并不知道,這其實是一場看不見的化學(xué)反應(yīng)留下的痕跡 。
人體分泌的汗液、尿液、皮脂,以及隨身攜帶的化妝品與防曬霜,在與水中的含氯消毒劑相遇后,發(fā)生劇烈交鋒,催生了環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的重點防范對象——消毒副產(chǎn)物(DBPs)。
這些揮發(fā)性有機物包含了三鹵甲烷(THMs)、鹵代乙酸及鹵代乙腈等復(fù)雜成分 。它們不僅是那股刺鼻氣味的元兇,更是潛伏在清澈池水下的健康隱患 。我國GB 37488-2019標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定,人工游泳池水質(zhì)中的三鹵甲烷濃度必須嚴格控制在200μg/L以下 。然而,面對成分異常復(fù)雜的池水基質(zhì),如何將這些痕量目標(biāo)物精準(zhǔn)、快速地打撈出來呢?
01
TF-SPME
如果把傳統(tǒng)的固相微萃取(SPME)纖維(Fiber)比作一根釣魚線,那么由加拿大HUANG JIA科學(xué)院院士Janusz Pawliszyn教授發(fā)明的TF-SPME(薄膜固相微萃?。┘夹g(shù),就是一張鋪設(shè)在水中的捕網(wǎng)。這項技術(shù)將吸附相涂布在碳網(wǎng)片上,這種結(jié)構(gòu)上的革新帶來了指數(shù)級的性能躍升:
超大表面積:其萃取相體積和比表面積遠超傳統(tǒng)纖維,吸附容量呈幾何級增長;
靈敏度:實驗數(shù)據(jù)顯示,即使是性能稍弱的涂層,其萃取量也比傳統(tǒng)SPME纖維高出35-75倍;
全極性覆蓋:無論是極性還是非極性化合物,TF-SPME都能輕松捕捉,特別適合無目標(biāo)物分析。
02
實驗案例:私人熱水浴缸現(xiàn)場采樣氯化副產(chǎn)物

Thin Flim SPME薄膜固相微萃取技術(shù)對私人熱水浴缸進行無目標(biāo)物現(xiàn)場采樣氯化副產(chǎn)物。
實驗過程:
萃取方法:使用4片或6片TF-SPME固相微萃取薄膜同時現(xiàn)場采樣
攪拌速度:2000rpm
無目標(biāo)物分析:檢測出6種氯仿、溴二氯甲烷、二氯乙腈、氯苯、苯腈,其中氯仿和二氯乙腈的濃度高達270μg/L和79μg/L。

圖1:TF-SPME現(xiàn)場取樣裝置:(A)以2000rpm的速度從泳池中進行4次重復(fù)萃取,(B)滿載可以裝6片TF-SPME薄膜。
如下圖所示,研究中對不同的萃取裝置進行驗證,結(jié)果顯示,所有涂層的TF-SPME薄膜固相微萃取選手表現(xiàn)都十分優(yōu)異,PDMS/HLB TF-SPME的萃取量尤其突出,而稍差的PDMS/DVB涂層TF-SPME的萃取量比SPME fiber纖維高出35-75倍!

圖2:分別使用65um DVB/PDMS fiber,2cm PDMS SBSE,2cm DVB/PDMS TF-SPME以及2cm HLB/PDMS TF-SPME進行萃取
裝置類型 | 萃取相表面積 (mm2) | 萃取相體積 (μL) |
SPME Fiber (100μm PDMS) | 9.4 | 0.6 |
TF-SPME (2cmx4.8mm) | 200 | 9 |
TF-SPME (4cmx4.8mm) | 400 | 18 |
TF-SPME以更小的體積提供了更大的吸附面,小體積,吸附。

傳統(tǒng)SPME由于采用細長纖維作為基底(通常是石英),質(zhì)地相對脆弱。在穿透樣品瓶墊片或在含有雜質(zhì)的水樣中進行攪拌時,可能出現(xiàn)纖維頭折斷等問題。此外,經(jīng)多次使用或水流沖刷,纖維表面的吸附涂層也易剝落,不僅會縮短儀器使用壽命,還會導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。
TF-SPME(薄膜固相微萃?。┘夹g(shù)在物理結(jié)構(gòu)上進行了改良,解決了這些問題。它用高強度的碳網(wǎng)片作為支撐骨架,并將吸附涂層牢牢附著在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中。不易破損,涂層也不易脫落。不僅降低了實驗耗材的損耗率,也保障了現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。
03
2026最新進展:更綠、更快、更智能
如果說幾年前TF-SPME還主要停留在實驗室研發(fā)階段,那么現(xiàn)在的它已經(jīng)完成了多項技術(shù)迭代——綠色化學(xué)的迭代(Green Analytical Chemistry):
最新的TF-SPME技術(shù)符合綠色分析化學(xué)原則。 它無需任何有機溶劑,直接實現(xiàn)采樣、萃取、濃縮一體化,極大地降低了實驗室的碳足跡。
無溶劑萃?。?/strong>
整個萃取-分析過程無需有機溶劑,極大程度地避免了溶劑去除過程中帶來的樣品損失問題,利用薄膜的大容量優(yōu)勢,通過直接熱脫附實現(xiàn)極速篩查,效率提升數(shù)倍。
新型HLB材料應(yīng)用:
研究引入了親水親油平衡(HLB)等新型涂層材料,進一步增強了對極性與非極性VOCs的捕捉能力,在VOCs的分析領(lǐng)域上適用。
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英諾德INNOTEG是德祥集團旗下自主研發(fā)品牌,專業(yè)從事科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)的高科技企業(yè),是集實驗室設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、方法開發(fā)、實驗室儀器銷售和技術(shù)服務(wù)為一體的專業(yè)廠家。
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