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无机组分分析的样品预处理方法(一)
【来源/作者】周世红 【更新日期】2018-01-31

样品分析从取样开始,经过样品预处理、样品制备、测定、分析数据处理,到获得最后的结论,经历多个相互联系的环节。样品预处理是其中重要的一环,不同的分析对象和分析目的,有其各自相应的预处理方法。

取样一定要具有代表性。取样量大小要适当,取样量过小,不能保证必要的测定精度和灵敏度;取样量太大,增加了工作量和实际的消耗量。取样量的大小取决于试样中被测元素的含量、分析方法和所要求的测量精度。

根据分析方法的要求,在取样后到测试之前,为制备适于随后测试的样品,需预先对样品进行适当的处理,如过筛、脱壳、粉碎、切细、捣碎、匀浆、过滤、超滤、离心、溶解、分离、纯化和浓缩等操作(针对实际试样,可以采取一部分或者全部预处理操作)。

预处理方法(制样方法)可以分为不破坏基体的制样方法与破坏基体的制样方法两大类。前一类制样方法有稀释法、浸取法、乳化法和悬浮液法。后一类制样方法包括样品的消解,被测元素的分离与富集,再用合适的酸或其他溶剂制成便于上机测定的试样。

在样品制备过程中的一个重要的问题就是要防止沾污。污染是限制灵敏度和检出限的重要原因之一,主要污染来源是水、大气、容器和所用的试剂。即使最纯的离子交换水,仍含有10-9~10-11的杂质。在普通的化学实验室中,空气中常含有Fe,Cu,Ca,Mg,Si等元素,一般来说,大气污染是很难校正的。容器污染程度视其质料、经历而不同,且随温度升高而增大。对于容器的选择要根据测定的要求而定,容器必须洗净,对于不同容器,应采取各自合适的洗涤方法。

避免损失是样品制备过程中的又一个重要问题。浓度很低(小于lμg/mL)的溶液,由于吸附等原因,一般说来是不稳定的,不能作为储备溶液,使用时间最好不要超过1~2天。作为储备溶液,应该配置浓度较大(例如1000μg/mL以上)的溶液。无机储备液或试样溶液置放在聚乙烯容器里,维持必要的酸度,保存在清洁、低温、阴暗的地方。有机溶液在储存过程中,应避免与塑料、胶木瓶盖等直接接触。

一、不破坏基体的制样方法

1、稀释法

选择合适的稀释剂对样品进行稀释后直接测定,是一种最简单的制样方法。稀释法制样适用于基体组成比较简单、易溶于水或有机溶剂的一类样品。合理的稀释比取决于试样中被测元素的含量、测定方法的检出限以及样品的组成。

常用的稀释剂有去离子水、稀酸和有机溶剂。其优点是不需要进行费时的化学处理,分析速度快,避免了试样分解过程中可能引起的沾污和损失。缺点是可能增加基体干扰,导致灵敏度降低。为消除基体干扰,可在稀释剂内加入干扰抑制剂或化学改进剂。

2、浸取法

使用选择性浸取剂将样品中感兴趣的某一或某些元素,或元素的某种形态提取出来进行分析。浸取的效率依赖于被浸取元素、样品基体、样品粒度、浸取液种类和浓度、浸取时间以及浸取温度等。

3、乳化法

乳化法是先用有机溶剂溶解油脂类样品,再加入乳化剂制成乳化液,直接测定乳化液。其优点是样品预处理操作简便快速,允许进样量较大。

4、悬浮液法

悬浮液法,又称为悬浊液法,是将固体样品先制成悬浮液,再用悬浮液直接进样测定。悬浮液的稳定性对分析的精密度和准确度有重要的影响,制备足够稳定的悬浮液是获得良好分析结果的关键。本法的优点是不需消解样品,简化了麻烦费时的样品前处理,克服了标样来源的困难,减少了被测组分损失和沾污的机会。但进样的精密度和准确度不易保证。悬浮液制样法用于基体复杂和难于消解的样品是特别合适的,已广泛地用来制备地质样品、土壤、沉积物和食品样品。

二、破坏基体的制样方法——样品消解法

在大多数情况下,供试样品都需要进行消解,破坏基体和转为溶液,使被测元素转化为适于测定的形式。消解样品的方法有碱熔法、燃烧法、干灰化法、湿消解法和微波消解法等。

1、碱熔法

碱熔法是用碱熔剂与样品混合,在高温下熔融分解样品,然后用合适的酸(通常是盐酸或硝酸),有时还加入某种络合剂溶解熔块,所得到的溶液作为试液。通常使用混合熔融剂,如碳酸钠+过氧化钠、碳酸钠+硼酸钠等,其中一种碱起助熔剂的作用。常用的碱熔剂有过氧化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、偏硼酸锂等。不同的熔融剂需使用不同材质的坩埚。表2.1列出了各种材质坩埚的适用场合。

碱熔法的主要优点是熔样速度快,熔样完全,特别适用于元素全分析;各种氧化物、磷酸盐、硅酸盐、氟化物以及耐火材料、玻璃和陶瓷类样品都可熔融分解。碱熔法的缺点是在测试时熔融样品引入大量的碱熔剂,导致干扰的出现;碱熔法不适于制备需要测定汞、硒、铅、砷、镉等易挥发元素的样品。

2、燃烧法

燃烧法是将样品置于充有常压或高压氧的密闭容器中进行燃烧,被测元素转化为氧化物或气态化合物被吸收液吸收,随后将吸收液作为试液。燃烧法多用于含硫、卤素和痕量元素的有机化合物样品,通过燃烧可以使有机物迅速氧化分解。其优点是被测元素没有挥发损失,除吸收液外不消耗试剂,空白值低,不污染环境。

3、干灰化法

干灰化法是在一定气氛和一定温度范围内加热,灼烧破坏有机物和分解样品,将残留的矿物质灰分溶解在合适的稀酸中作为随后测定的试样。干灰化法操作简单,无试剂沾污,空白值低,容易根据随后测定方法的需要灵活地选择溶解灰分的酸及其用量。干灰化法分为高温灰化法和低温灰化法。

参考资料:现代仪器分析实验与技术


【关键词】样品分析,无机组分,样品消解法,国家标准物质网 

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