一、引言

在生活飲用水中有機物檢測領域，固相萃取柱的選擇直接關系到目標物的回收率、凈化效果和最終數據的準確性。隨著GB/T 5750.8-2023《生活飲用水標準檢驗方法 第8部分：有機物指標》的實施，一種新型固相萃取填料——聚甲基丙烯酸酯苯乙烯（Polymethacrylate-Polystyrene）共聚物吸附劑首次在國家標準中作為指定固相萃取材料被正式納入。

這一材料創新并非偶然。聚甲基丙烯酸酯苯乙烯固相萃取柱的出現，回應了新國標時代水質檢測對“寬譜系、高選擇性"前處理材料的迫切需求。本文將從材料特性、標準應用場景、操作要點及行業前景等維度，對這一新型SPE柱進行系統性解讀。

二、材料特性：高交聯共聚物的“廣譜吸附"優勢

2.1 化學結構與設計原理

聚甲基丙烯酸酯苯乙烯固相萃取柱的萃取相為高交聯的聚甲基丙烯酸酯苯乙烯共聚物，其核心結構特征如下：

·         親脂骨架：苯乙烯結構單元提供疏水相互作用，對非極性至中等極性化合物具有良好的反相保留能力；

·         親酯修飾：聚甲基丙烯酸酯結構單元引入極性基團，增強對極性化合物的吸附性能；

·         高交聯度：形成三維網狀結構，提高比表面積和機械強度，保證高通量下的柱床穩定性。

這種“親水-親脂"平衡的結構設計，使該填料能夠適應從低極性到高極性的寬范圍化合物分析，具有其他單一機制SPE柱難以比擬的廣譜適用性。

 2.2 與傳統C18柱的對比

三、GB/T 5750.8-2023中的指定應用：鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的測定

3.1 為何選擇聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱？

鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）是一種廣泛使用的增塑劑，同時也是環境中普遍存在的內分泌干擾物。在水質檢測中，DEHP的挑戰在于：

1.       痕量級別：GB 5749-2022中DEHP限值要求嚴格，需富集檢測；

2.       基質干擾復雜：飲用水中的腐殖質、其他有機污染物可能干擾色譜分離；

3.       極性適中：DEHP屬于中等極性化合物，單一機制的C18柱雖可保留，但凈化效果不理想。

聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱憑借其雙重保留機制，既能高效保留DEHP，又能通過選擇性淋洗去除極性干擾物，成為DEHP檢測的首選前處理工具。

3.2 標準操作流程解讀

GB/T 5750.8-2023第15章對DEHP的固相萃取前處理進行了詳細規定，具體參數如下：

（一）SPE柱規格

·         填充量：200 mg

·         柱管容量：6 mL

（二）活化與除雜質（步驟15.1.5.2.3）

活化是固相萃取成敗的關鍵第一步。DEHP檢測采用了雙重活化-凈化策略：

1.       有機溶劑預處理：依次用5 mL二氯甲烷、5 mL乙酸乙酯以約3 mL/min流速過柱，加壓或抽真空使溶劑流干（約30秒）。此步驟旨在去除柱生產過程中可能殘留的雜質（尤其是塑化劑類本底），避免對DEHP檢測造成干擾。

2.       溶劑置換活化：依次用10 mL甲醇、10 mL純水過柱活化。注意：此過程不能讓吸附劑暴露在空氣中，否則空氣進入柱床會導致干裂，影響后續上樣時的目標物穿透。

（三）上樣吸附（步驟15.1.5.2.4）

·         水樣體積：1 L

·         上樣流速：約15 mL/min

·         內標添加：加入4.0 μL質量濃度為500 μg/mL的內標和回收率指示物，混勻后水樣中內標濃度為2.0 μg/L

流速控制在此環節尤為關鍵。15 mL/min屬于相對較高的上樣流速，這得益于聚甲基丙烯酸酯苯乙烯填料的高比表面積和優良的傳質動力學特性。

（四）脫水干燥（步驟15.1.5.2.5）
用氮吹或真空抽吸固相萃取柱至干，以去除水分。殘留水分會影響后續洗脫效率和色譜系統穩定性。

（五）洗脫（步驟15.1.5.2.6）
依次使用3 mL乙酸乙酯、3 mL二氯甲烷、1.5 mL甲醇進行梯度洗脫，每種溶劑洗脫時浸泡吸附劑10-15分鐘。這一“浸泡-洗脫"設計充分利用了聚甲基丙烯酸酯苯乙烯填料的溶脹特性，使洗脫溶劑充分滲透至填料孔道內部，確保DEHP被完全解吸。

（六）濃縮與定容（步驟15.1.5.2.7）
在室溫下用氮氣將洗脫液吹至近干，再用乙酸乙酯定容至1 mL。推薦使用氮氣而非空氣進行濃縮，以防止目標物在高溫或氧氣存在下發生氧化降解。

3.3 方法特點分析

四、技術延伸：聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱的廣譜適用性

雖然DEHP是新國標中明確指定使用聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱的唯一指標，但該材料的廣譜特性使其在其他水質有機物檢測中同樣具有應用潛力。

4.1 與活性炭柱的對比

在丙烯酰胺等高極性化合物的檢測中，GB/T 5750.8-2023推薦使用活性炭固相萃取柱。兩種填料的適用場景對比如下：

聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱在DEHP檢測中的成功應用，提示其在其他中等極性有機污染物（如部分農藥、藥物殘留）檢測中同樣具有良好的應用前景。

4.2 與WAX柱的互補

在PFAS（全氟化合物）檢測中，GB/T 5750.8-2023指定使用混合型弱陰離子交換反相吸附劑（WAX）固相萃取柱。這一選擇是基于PFAS的陰離子特性——WAX柱兼具反相保留和離子交換雙重機制，對陰離子型PFAS具有特異性保留。

相比之下，聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱作為非離子交換型填料，適用于不帶電荷的中性有機物富集。兩者在技術定位上形成互補：前者解決“帶電"污染物，后者解決“中性"污染物。

五、操作要點與常見問題

5.1 活化步驟的“三段式"設計解析

DEHP檢測中的活化流程——有機溶劑預處理→甲醇→純水——具有多重功能：

1.       二氯甲烷+乙酸乙酯預處理：溶解并去除填料中可能殘留的DEHP本底（塑化劑污染是SPE柱生產的常見問題）；

2.       甲醇活化：潤濕填料表面，打開孔道結構；

3.       純水活化：將溶劑系統置換為水相，為上樣做好準備。

這一設計的精髓在于：用有機溶劑“清洗"填料，用水相“準備"上樣。傳統C18柱的甲醇-水活化已能滿足大多數應用，但DEHP檢測對背景潔凈度要求極高，因此增加了有機溶劑預處理步驟。

5.2 上樣流速的優化策略

15 mL/min的上樣流速在SPE操作中屬于較高水平。為確保該流速下目標物不穿透，需注意：

·         水樣應經過0.45 μm濾膜過濾，去除顆粒物以防柱頭堵塞；

·         若采用真空驅動，需監測真空度穩定性；

·         大體積水樣（1 L）上樣時間約67分鐘，建議使用全自動固相萃取儀以保證流速一致性。

5.3 洗脫浸泡時間的必要性

標準要求每種溶劑浸泡10-15分鐘，這一設計常被操作者忽視。對于聚甲基丙烯酸酯苯乙烯這類高交聯聚合物填料，目標物可能被“困"在三維孔道深處。足夠的浸泡時間使填料充分溶脹，溶劑滲透至孔道深處，確保DEHP被完全釋放。

六、行業前景與實驗室應用建議

6.1 自動化適配趨勢

隨著GB/T 5750.8-2023的實施，全自動固相萃取儀在水質檢測中的應用日益普及。聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱因其：

·         優異的批次重現性（聚合物填料合成工藝成熟）；

·         良好的機械強度（高交聯結構耐壓性能好）；

·         標準化的操作參數（流速、體積等已明確）

成為自動化前處理系統的理想選擇。實驗室在引入自動化設備時，可將DEHP的SPE方法直接編程至設備方法庫中。

6.2 方法驗證要點

對于首次使用聚甲基丙烯酸酯苯乙烯柱的實驗室，建議在正式檢測前完成以下驗證：

1.       本底測試：對未經上樣的SPE柱直接洗脫、濃縮后上機檢測，確認無DEHP本底干擾；

2.       回收率驗證：以純水為基質，在0.5-2.0 μg/L濃度水平進行加標回收實驗，目標回收率應在70%-120%之間；

3.       穿透體積測試：評估1 L水樣上樣量是否在柱容量范圍內（可通過分段收集流出液檢測確認）。

七、結語

聚甲基丙烯酸酯苯乙烯固相萃取柱在GB/T 5750.8-2023中的正式亮相，不僅是對DEHP檢測方法的技術升級，更代表了水質分析前處理技術從“通用型C18"向“功能型聚合物填料"演進的趨勢。

這種高交聯共聚物材料以其廣譜的化合物適應性、優異的pH耐受性和穩定的批次重現性，正在成為新一代水質檢測標準中的“全能型"前處理工具。對于一線檢測人員而言，理解這一填料的結構特性、掌握其在不同應用場景下的操作要點，將是在新國標時代提升檢測效率和數據質量的關鍵所在。