固相萃取在环境应用最初是在20世纪80年代开发的，在20世纪90年代迅速发展，主要作为液萃取的替代方法，固相萃取仪当时主要侧重于水的分析，在空气污染领域也有应用，还用于工业卫生，废物处理，无机和有机分析化学，农业化学生物调节剂和肥料，土壤，植物营养等领域。环境分析大量样品含有溶解有机物质的非均相样品，非水相液体含有很多分析物，涵盖亲水性和疏水性情况，这些问题是需要克服的。固相萃取仪应对这些问题有很好的效果。
大样品对于实验研究来说，样品体积由潜在分析物的典型浓度确定，因此需要从样品先前分析中浓缩的程度，体液中药理水平通以百万分之一水平存在，而污染物通常以十亿分之一的水平研究。当提取回收分析物时，提取的干扰物质给分析人员带来了挑战。另外提取固体环境基质在加工前将它们变成水样品，用可与水混溶的有机缓冲混合物提取土壤样品时，产生水样品。反过来进一步用水稀释以降低样品的洗脱强度。
清理繁琐，需要通过多次提取实现，而固相萃取仪相对于大体积样品的分离和预浓缩，优点和很明显，固相萃取是一种非平衡程序，液萃取是平衡过程。使用均衡过程的问题在于，可能永远不知道何时达到均衡，并且均衡分布可能需要多次提取。而且由于其他污染物，不同的分析物在萃取溶剂和各种基质之间可能表现出非常不同的分配系数，很难达到萃取。
处理大体积样品时，可能会超过某些分析物的突破体积。样品穿透是分析物和吸附剂之间相互作用强度，无论吸附剂类型如何，都会发生样品穿透。当超过突破体积时，溶质开始从色谱柱末端洗脱，随着样品大小和分析物负载的增加，分析物都会向下迁移。当分析物紧密吸附在吸附剂上时，随着吸附剂和分析物之间相互作用的强度增加，所需的吸附剂质量减少。固相萃取是一种非平衡的非线性色谱方法，能够同时产生纯化，分馏和浓缩。吸附剂可以以色谱柱形式处理大量液体，大多数情况下对于非常大的样品，更具成本效益。
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