《重要-微波消解》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《重要-微波消解（34頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2013/10/20,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,#,實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、器皿及試劑和水的要求,儀器室與,樣品準(zhǔn)備室分開,試樣瓶的選用,酸性溶液或中性溶液保存在玻璃瓶中,Ag,Hg,Sn,在玻璃瓶中更穩(wěn)定,堿性溶液儲存在聚乙烯或聚四氟乙烯的瓶子中,HF,聚四氟乙烯,器皿清洗步驟,5%的鹽酸或者硝酸（難溶物質(zhì)可選王水）浸泡-過夜,超聲波震蕩洗滌,去離子水沖洗風(fēng)干,試劑和水的要

2、求,水的要求：最好,18M,試劑的要求：保證試劑（,GR)/,電子純,光譜純標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),分析特殊的檢測元素，如微量,Na,、,Si,、,B,等,對水與試劑要特殊特別注意,標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備與匹配,用儲備標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列時(shí)，應(yīng)補(bǔ)加酸，使溶液維持一定的酸度，盡可能使其酸度與樣品溶液一 致。配置多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，應(yīng)注意元素之間可能 發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。,標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度一般在g/mL級，通常用硝酸或鹽酸介質(zhì)，當(dāng)溶液的酸度在1%以上時(shí)，可持續(xù)使用較長時(shí)間。,ICP光譜分析中，必須重視標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：,1、不正確的配制方法，將導(dǎo)致系統(tǒng)偏差的產(chǎn)生；,2、介質(zhì)和酸度不合適，會產(chǎn)生沉淀和渾濁，易堵 塞霧化器并引

3、起進(jìn)樣量的波動；,3、元素分組不當(dāng)，會引起元素間譜線互相干擾；,4、試劑和溶劑純度不夠，會引起空白值增加，檢 測限變差和誤差增大。,溶解試樣的基本要求,注意防止：,空氣污染、試劑空白以及容器污染；,待測元素?fù)]發(fā)、被容器表面吸附或與容器材料相互 作用而損失；,樣品分解不完全。,要求：待測元素完全溶入溶液；溶解過程待測元素不損失；不引入或盡可能少引入影響測定的成分；試樣溶劑具有較高的純度，易于獲得；操作簡便快速等。,無機(jī)試樣前處理,1、水溶解,可溶性無機(jī)化合物，可以直接用水溶解制成測定溶 液，如硫酸銅、氯化鈉等。但考慮到溶液的穩(wěn)定性及與 標(biāo)準(zhǔn)溶液酸度的一致性，往往要加入一些酸。,Li、Na、K、R

4、b、Cs、Ca、Sr、Ba等金屬也能在水中溶解，或在水蒸氣中生成可溶性鹽類。為了使其中的其它測定元素進(jìn)入溶液，也要將溶液酸化。,無機(jī)試樣前處理,2,、酸分解,大多數(shù)無機(jī)化合物、金屬、合金、礦石試樣能用酸溶解。常用的酸有鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸以及各種混合酸。有時(shí)也用硫酸和磷酸。用酸分解可通過加熱將多余的酸蒸發(fā)掉，便于控制 溶液酸度，溶液基體比較簡單。容易獲得純度高的酸，不至于引入更多的干擾成分。,操作簡便，快速，設(shè)備簡單，是原子光譜分析中應(yīng) 用最多的溶樣方法。,無機(jī)試樣前處理,鹽酸：鹽酸是應(yīng)用最多的酸，能溶解氧化還原電位比氫更負(fù)的金屬 如：,Fe,、,Be,、,Mg,、,Ca,、,Sr,、,

5、Ba,、,Al,、,Ga,、,In,、,Zn,、,Sn,、稀土等金屬,;,大多數(shù)金屬氧化物；碳酸鹽類礦物；有色金屬硫化礦等。,硝酸：是一種強(qiáng)酸，同時(shí)也是一種強(qiáng)氧化劑，能氧化分解大多數(shù)有 機(jī)物，多數(shù)用鹽酸溶解的金屬也能用硝酸溶解。一些氧化還原電位 比氫正的元素能用硝酸溶解。如：,Ag,、,Cu,、,Pb,、,Co,、,Ni,、,Sb,、,Hg,、,Mn,、,Bi,、,Se,、,Te,、,V,等金屬，大多數(shù)金屬氧化物、合金、有色金屬 氧化礦等。由于硝酸特別是濃硝酸是一種強(qiáng)氧化劑，一些氧化物難 溶的金屬不能用硝酸溶解，如鋁、錫等金屬。,氫氟酸：氟離子是許多元素的絡(luò)合劑，不能用鹽酸和硝酸溶解的難熔金屬

6、可用氫氟酸溶解。如：,Ti,、,Zr,、,Hf,、,Nb,、,Ta,、,V,、,Si,、,B,金屬及其氧化物，硅酸鹽礦等。,無機(jī)試樣前處理,高氯酸：熱的高氯酸是強(qiáng)氧化劑，能溶解：不銹鋼，鎳鉻合金，稀土礦物，獨(dú)居石，菱鎂礦等。熱的高氯酸與 有機(jī)物發(fā)生劇烈反應(yīng)，會發(fā)生爆炸。與硝酸混合使用能 消化單獨(dú)用硝酸不能完全消化的有機(jī)試樣。,硫酸和磷酸：常用于分解難溶礦物，如：鉻鐵礦、稀土礦等。硫酸和磷酸的雜質(zhì)含量一般比鹽酸和硝酸高，沸點(diǎn)也比較高，不容易蒸發(fā)除掉。由于磷酸根、硫酸根對很多元素的測定有干擾；而這類酸的粘度較高，不利 于霧化，對ICP也不利，除特殊情況外一般很少用應(yīng)用。,無機(jī)試樣前處理-混酸,1、

7、王水：三份濃鹽酸與一份濃硝酸的混合物稱為王水。,能用鹽酸和硝酸溶解的金屬、礦物幾乎都可以用王水溶解。Au、Pt、Pd、Os、Rh、Cr、Mo等不溶于單一酸的金屬也可用以王水溶 解。,2、鹽酸+過氧化氫；硝酸+過氧化氫,過氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑，受熱分解為氧和水。鹽酸+過氧化氫 是一種良好的溶劑。一些單獨(dú)用鹽酸不能溶解的金屬，可用鹽酸+過 氧化氫分解。如錫青銅、鉛錫焊料等。銅合金不溶于鹽酸，用硝酸分解時(shí)錫會以偏錫酸形態(tài)析出沉淀，阻礙分解反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。用 鹽酸+過氧化氫分解，速度很快，并能得到穩(wěn)定的澄清溶液。貴金屬銠也可以用鹽酸+過氧化氫在密封容器內(nèi)分解，過氧化氫還是金屬鎢的有效溶劑。,硝酸+過氧

8、化氫也是一種良好的溶劑，一些用硝酸溶解緩慢的試樣，滴加少量過氧化氫能加速溶解。更多地用于消解有機(jī)試樣。,無機(jī)試樣前處理-混酸,3,、硝酸,+,氫氟酸,+,高氯酸；硝酸,+,氫氟酸,+,硫酸,大多數(shù)硅酸鹽礦物可用上述混合酸分解。絕大多數(shù)元素的高氯酸鹽溶解度很高，用硝 酸,+,氫氟酸,+,高氯酸處理，加熱趕掉多余的高氯酸，用稀 鹽酸或稀硝酸溶解，可得到澄清的溶液。只有高氯酸鉀 的溶解度較小，但一般并不造成影響。,使用氫氟酸時(shí)要在鉑器皿或聚四氟乙烯燒杯中進(jìn)行。,高氯酸和硫酸冒煙時(shí)溫度較高，會造成,Hg,、,As,、,Se,、,Te,、,Ge,、,Re,、,Os,、,Ru,等元素的揮發(fā)損失。,無機(jī)試樣

9、前處理-堿溶,有些情況下，氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿溶液也用于溶解試樣。如：金屬鎢、金屬鋁、鋁合金等。高純鋁在鹽酸中溶解很慢，而在氫氧化鈉溶液中能迅速溶解。在引入的鈉鹽不影響測定的前提下也 用來分解試樣。測定其中的金屬元素時(shí)，要將堿中和使金屬的氫氧 化物溶解。,用堿溶解金屬鋁時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生氫，能將,As,、,Sb,、,Bi,等元素還原 成氫化物,AsH3,、,SbH3,、,BiH3,，造成揮發(fā)損失。,強(qiáng)堿溶液會腐蝕玻璃燒杯，測定一些常見元素時(shí)空白值高。有些礦石、化合物不能溶解在酸中，如：石英,SiO,、錫石,SnO,、金紅石,TiO,、鋯英石,ZrSiO,、碳化硅等，分解這些樣品必須用堿熔融。金屬

10、鋨、銥、釕等很難溶于酸，也可用堿熔融分解。,堿熔融的熔劑有：氫氧化鈉、氫氧化鈉,+,氫氧化鉀、過氧化鈉、碳酸鈉、偏硼酸鋰、四硼酸鋰等。其中以過氧化鈉分解能力最強(qiáng)，幾乎能分解所有樣品，對坩堝的腐蝕也最強(qiáng)烈。,碳酸鈉、偏硼酸鋰和四硼酸鋰熔融，對坩堝的腐蝕較小，可在鉑 坩堝、熱解石墨坩堝內(nèi)進(jìn)行。,無機(jī)試樣前處理-焙燒,焙燒在低于熔劑熔點(diǎn)的溫度下分解試樣。燒結(jié)熔劑：碳酸鈉、碳酸鈣、過氧化鈉、氧化鎂等。燒結(jié)法熔劑用量比熔融法少，幾乎不腐蝕坩堝，引入的鹽類相應(yīng)減少。,例如：,90%,碳酸鈉,-10%,硝酸鈉混合熔劑燒結(jié)，,1.52,倍于試樣的 熔劑,不超過,780,度燒結(jié)可分解絕大多數(shù)礦物。,例如：用,4

11、,倍于試樣的過氧化鈉，在不超過,500,度溫度下燒結(jié),78,分鐘，幾乎可以分解所有的礦物。,有機(jī)試樣前處理-干式灰化,干式灰化是使有機(jī)物燃燒，其中的金屬元素轉(zhuǎn)化為無機(jī)鹽，然 后用適當(dāng)?shù)乃崛芙饣曳种瞥上∷崛芤?，用于原子光譜測定。通常是 將試樣置于鉑坩堝或瓷坩堝內(nèi)，先在低溫電爐上使試樣炭化，然后 放入馬弗爐內(nèi)灰化。植物、蔬菜等鮮品應(yīng)預(yù)先在烘箱內(nèi)烘干后再灰 化。為了縮短灰化時(shí)間，一般在700800OC灰化。,灰化溫度在 500OC以上，會造成一些元素的揮發(fā)損失。700OC 時(shí)Hg、As、Se、Pb、Cd等元素幾乎揮發(fā)損失殆盡，Cr、Cd、Zn 等元素也有部分損失。大多數(shù)生物樣品含氯，一些元素會以氯化

12、物 形式揮發(fā)損失。對于含氯的試樣灰化損失更為顯著。,灰化溫度在 500OC以下，有機(jī)物灰化速度很慢，一般要數(shù)小時(shí) 或更長時(shí)間。添加鎂、鋁、鋯等元素的硝酸鹽，灰化溫度在700OC 時(shí)As等元素也不會損失。,對于有機(jī)試樣，干式灰化過程中Hg的損失是不可避免的。,干式灰化方法簡單快速，適合處理大批量樣品。對于痕量元素 的分析，灰化過程的環(huán)境污染不可忽視。,尤其是添加大量硝酸鹽時(shí)，也造成空白值高，影響檢出限的降 低。,有機(jī)試樣前處理-消化,1、在敞開式容器中消化,通常用燒杯、三角瓶等容器在電熱板上加熱消解，使用的酸有 硝酸、硝酸+高氯酸、硝酸+硫酸、硝酸+硫酸+過氧化氫、硝酸+硫 酸+過氧化氫等。硝酸

13、與有機(jī)物的反應(yīng)比較激烈，特別是干的有機(jī)物。一般要在加酸后在室溫下放置一段時(shí)間，有時(shí)可放置過夜，待大部分有機(jī)物分解后再加熱。,單獨(dú)使用硝酸，脂肪等有機(jī)物不能完全消化，加熱時(shí)Hg等一些 元素會揮發(fā)損失；使用混合酸有助于有機(jī)物的徹底消化，高氯酸、硫酸冒煙的溫度較高，會造成Hg、As、Se、Ge、Hg、B、Sb等元 素的揮發(fā)損失。氯含量高的樣品揮發(fā)損失更嚴(yán)重。,使用硝酸-高氯酸濕式消化時(shí)必須認(rèn)真操作，在有機(jī)物沒有完全 消化之前，在硝酸蒸發(fā)完之前不斷補(bǔ)充硝酸，以防高氯酸與有機(jī)物 發(fā)生劇烈反應(yīng)引起爆炸。使用硫酸時(shí)，在有機(jī)物未全部消化硝酸蒸 發(fā)完之后，雖然不會發(fā)生爆炸，但有機(jī)物會炭化產(chǎn)生游離碳，而游 離碳很

14、難分解。所以也必須認(rèn)真觀察，細(xì)心操作。,在敞開式容器中消化的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，缺點(diǎn)是操作難度大，試劑消耗量大、每個(gè)試樣的酸消耗量不等，試劑空白高且不完全一 致、消解周期長、環(huán)境污染等。,有機(jī)試樣前處理-消化,2、微波消解,微波消解也是一種在密封容器中消化試樣的手段。它具有高壓 密封罐法所有的優(yōu)點(diǎn)。由于微波的作用，微波消解法具有很強(qiáng)的消 解能力，消解速度比高壓密封罐法快得多。一般只需幾分鐘就能消 化完全，幾乎可以消化所有的有機(jī)物，是消化有機(jī)試樣最為理想的 手段，其應(yīng)用日益廣泛。,微波制樣概述,微波方法有效所必要的過程，最關(guān)鍵的部分歸納如下：,1,）樣品類型分類描述，例如地質(zhì)的、冶金的等。,2,）感

15、興趣分析物。,3,）樣品量,（范圍）,4,）每次溶解的樣品數(shù),5,）容器類型,6,）溶劑所需的溶劑量,（,ACS,等級或蒸餾等級等）,，溶劑空白所需溶劑量。,微波制樣概述,微波方法有效所必要的過程，最關(guān)鍵的部分簡潔地歸納如下：,7,）完全消解程序。,8,）對于校準(zhǔn)，必須說明校準(zhǔn)所需的具體功率設(shè)定和每步的持續(xù)時(shí)間。,9,）對于溫度反饋控制，需要描述加熱溫度、保持溫度和冷卻步驟。,（如,EPA,方法,3052,可分為桑額階段：加熱到,1805,需,5.5,分鐘，保持,1805,需,9.5,分鐘，冷卻至少需,5,分鐘。）,普通加熱示意圖,樣品,+,試劑,容器壁,導(dǎo)熱,外部溫度要高于試劑的沸點(diǎn),熱對流

16、,微波消解示意圖,微波可穿透容器壁,加入酸的樣品吸收微波,局部過熱,微波加熱,陶瓷基底硅控管保護(hù),硅控管,波導(dǎo),microwaves,陶瓷基底,容器,微波反射,微波腔體,Schematic of Home Microwave EM Field Pattern,Low Em Field Intensity,High Em Field,Intensity,Microwave,Cavity,Schematic of Microwave Pattern Interaction with Pressure Vessels,waveguide,microwave,pattern,microwave,cavity,CEM Patented Magnetron Protection,magnetron,Isolator,waveguide,reflected,microwaves,vessel,microwave,cavity,microwaves,敞口式微波消解爐的使用,微波消解手段的十大理由,:,1,）,通常采用的,2450MHz,的微波，只能導(dǎo)致分子（粒子）運(yùn)動，不引起分子結(jié)構(gòu)變化，從而不會改變