Sorptive Enrichment of Trace Organic Compounds in Water

    从水中回收有机溶质的效率主要取决于以下几种相互作用：溶质与水、溶质与吸附剂以及吸附剂与水间作用的相对强度。想要有效地把溶质吸附下来，溶质以及吸附剂(sorbent)与水间的作用应该是弱的，而溶质与吸附剂间的相互作用则应该是强的。除了离子交换吸附剂外，上述原则也就确定了通用性的吸附剂应该是非极性的。因为要不然的话，由于水与吸附剂之间强的相互作用，很小体积的被处理样品就会穿过吸附柱。因此，最常用的吸附剂是炭、大孔树脂、(macroreticular polymeric resins)、聚氨脂泡沫(polyurethane foams)和硅胶键合相(siloxane-bonded silica)等。
    对于从非常稀的溶液(如天然水)中作痕量组分的富集，广泛地应用固相萃取(solid extraction)技术。通过正确地选择吸附剂，可以从水中对于半挥发或不挥发的中性、离子性物质得到高的回收率。这时常得处理大量样品，使被分析物的浓度达到便于监测的程度。存在的问题是对不同极性的溶质，则可能发生回收率不同的歧视现象，采样中样品还可能发生变化。对于有机挥发物，回收率通常很低，对于这些被分析物，一般认为使用气体吹出法和顶空技术更适当。
一、颗粒活性炭
    炭吸附剂有许多种，它们之间在表面积、孔隙结构和功能上的不同取决于其制备时的起始物质和随后的活化。石墨化的炭黑表面积小，通常低于100 mz／g，典型值是5～30 m²／g。对于分子量小的被分析物，它们的容量很小，但是成功地用于大分子非极性的被分析物，这些化合物从活性更大的炭吸附剂中回收可能会很困难。用于痕量富集最常用的炭吸附剂是颗粒活性炭(granular activated carbon)，一般由木炭低温氧化制得。这些物质表面积很大(300---2000 m2／g)、孔径分布(pore diameter distribution)很宽，具有不均一的、含有活性功能团的表面。采用装有颗粒活性炭的大过滤柱来测定饮用水和地表水中的溶解有机化合物(被分析物的浓度一般低于5％g／L)，已经定型为标准方法。这种方法被用来处理大约1200L体积的水，然后通过用索氏提取得到大约为20~200 mg吸附的有机物。如此大的样品量主要用于对健康有影响的研究和化学鉴定。
    人们较少用活性炭作小体积样品的分析采样，因为对这种采样用其他物料，比如大孔树脂经常更为有效。在分析工作中用炭作吸附剂的主要问题是，不同来源的炭吸附剂物理和化常大的不同；与其他吸附剂相比，用炭吸附剂很难获得低的背景污染水平；以及许多有机化合物被吸附得太强，使得解吸率非常低。活性炭有一个非常复杂的表面结构，含有大范围的功能团，包括酚基、羧基、醌基和内酯集团。主要的吸附作用包括疏水相互作用、荷移络合、氢键作用和阳离子交换。许多有机溶质的低回收率常常与这些多重作用力的强度有关。在一些情况下，不可逆的吸附还可能伴随着产生不同产物的催化转化作用。