点击接通在线客服
无机组分分析的样品预处理方法(二)
【来源/作者】周世红 【更新日期】2018-02-01

(1)高温灰化法

高温灰化法是将样品置于合适材质的坩埚中,在电热板上慢慢灰化样品,然后放人高温马弗炉中,依样品类型的不同慢慢升温分解样品。灰化温度一般控制在500~6000C,少数样品可提高至800℃。当需测定样品中挥发性元素时,灰化温度应低于5000C,有时还需加入灰化助剂,以提高灰化温度。灰化时间的长短主要取决于样品的种类和样品量,一般控制在4~8h。

高温灰化法的优点是能灰化大量样品,但容易造成汞、镉、砷、锑、铋、铅、硒等元素的挥发损失,铬、铜、铁、镍、钒、锌等也会以金属、氧化物、氯化物或有机金属化合物的形式挥发损失,损失的程度取决于元素及其在样品中的存在形态,亦受灰化温度和灰化时间的影响。测定生物组织中不易挥发的元素尤其是难熔元素,用干灰化法处理样品是特别合适的。

(2)低温灰化法

低温灰化法又称为氧等离子体灰化法,是在130~670Pa压力、高频电场振荡下,使氧形成具有极强氧化能力的氧等离子体(活性氧),在低温下(<1500C)缓慢氧化分解有机样品。灰化速度与等离子体的功率、流速和样品量等有关。灰化时间取决于样品性质和样品量,一般需4~8h。低温灰化法的优点是减少了沾污,避免了挥发损失。该方法特别适合于处理需测定硒、砷、锑、铅、镉等较易挥发元素的生物样品和有机聚合物样品,如测定聚合物中的易挥发元素,用这种方法处理样品是合适的。

4、湿消解法

湿消解法是用适当的酸或混酸分解样品,使被测元素形成可溶性盐。每一种酸对样品中某一或某些组分的溶解能力,取决于酸与样品基体及被测组分相互作用的性质。一种样品通常含有多种组分,只用一种酸有时不能完全分解样品,因此,经常使用含酸混合物(混酸、酸+氧化剂、酸+催化剂)消解样品,如HNO3+H2SO4,HNO3+HClO4,HN03+HCl,HNO3+HF,HCl+H2 02,H2 SO4+HF,HNO3+H2 SO4+HClO4,HN03+H 2 S04+H 2 02,H2 S04+HN03+V2 O5,HCl+HN03+HF+H 2SO4与HCl+HN03+HF+HClO4等,以充分发挥不同酸和试剂的协同作用,有时还加入Mo(Ⅵ)或V(V)等催化消解,以加快消解速度,保证试样分解完全。选择何种消解体系取决于样品的种类、基体和被测元素的性质。

对于一种分析样品,消解方法可有多种选择,同一消解方法也可以适用于多种分析样品,各种不同样品的消解方法可以互相借鉴。

用酸分解样品的优点是:

(1)可以综合利用不同酸的特性,使绝大多数样品很好地分解;

(2)样品分解完全;

(3)分解速度快;

(4)不引入其他阳离子;

(5)多余的酸易于除去,消解产物易于转入适合原子吸收测定的介质。

湿消解法通常使用敞口容器(加盖表面皿或漏斗)消解样品,设备和操作过程简单,但试剂消耗量大,溶样时间长,污染环境,容易造成元素挥发性损失和沾污。

5、微波消解法

微波消解法是一种新的样品分解技术,是将样品放置在微波炉内特制的溶样罐中,利用微波辐射加热分解样品,按照严格的程序控制溶样过程。

微波位于红外辐射与无线电波之间,能穿透一些介质,将能量直接辐射到反应物上。物质分子在微波电磁场作用下发生瞬时极化。样品与消解液混合物吸收微波能量之后,由于离子传导与偶极子转动,产生内部热效应,迅速提高反应体系的温度,消解液分解试样,使被测组分释放出来。

用微波消解试样时,所使用的盛样容器材料对微波是透明的,温度较低,与溶液接触的热分子与器壁碰撞时将能量传给相对较冷的器壁,这样由容器底部到顶部形成了一个温度梯度,消解酸气在顶部又冷凝返回液相。由于上述原因,在微波消解试样时有较高的溶样温度,又只有比相应于该温度下通常平衡压力较低的内压力,这对保证消解操作的安全性是有利的,这正是在密闭容器内微波消解样品的优点。

与传统的传导加热方式相比,微波消解样品的特点是:

(1)用通常的热传导方式消解样品,容器通常是不良导体,容器将热传给溶液需要时间长。在加热过程中,溶液表面出现蒸发,对流作用在溶液内产生热梯度,只有小部分溶液的温度达到容器外部的加热温度。而微波消解所用容器是用低介质耗散因子的氟代聚合物如聚四氟乙烯制作的,微波不被容器吸收,直接将能量传给样品,同时加热所有溶液,避免了能量损失,样品消解速度比传统电热板消解快4~100倍。

(2)密闭消解容器内的压力可达数十个大气压,温度高达3500C。通常使用压力为几个大气压,容器内产生的高压力提高了溶样酸的沸点,获得更高的溶样温度,从而可以缩短溶样时间(一般仅需几分钟)。同时由于极化分子的快速取向引起张力,使样品表面受到扰动和破裂,不断暴露出新的样品表面与消解液作用,加速了样品溶解的进程,样品消解更快。

(3)微波能量相当于分子转动能,只引起分子转动与离子传导运动,不引起分子结构发生变化。

(4)密闭容器高压消解,溶样完全。微波消解也避免了挥发元素的损失、有毒危险气体对环境的污染和对操作人员的伤害。

(5)试剂用量少,密闭消解,沾污减少,空白值低。

(6)通过变频调节磁控管,改变微波发射功率,快速(变频响应时间可达120分之一s)精确地控制反应温度和压力,保证试样消解按照设定的程序进行,达到高效率与高重复性。

(7)适用范围广,可用于地质、冶金、生物、环境、食品等各种样品。

(8)使用安全,现代的微波消解装置都有比较完善的安全保护措施。为安全起见,采用微波消解样品,通常先用最小样品量建立消解程序,对不熟悉的有机样品,先用O.1~O.2g样品进行试验,有机样品最大使用量不超过2g,无机样品量不超过10g。

(9)微波消解样品的缺点是溶样量小,微波溶样装置的价格较贵。

在样品处理的过程中,要采取有效措施避免空气、容器、水、试剂等的污染以及吸附或挥发等造成的被测组分损失。实验器皿要彻底清洗,首先用自来水冲洗实验器皿,除去其所吸附的油泥、灰尘等,然后用温热的非离子性洗涤剂溶液洗涤,用自来水冲洗干净后再用去离子水淋洗,然后在30%硝酸中浸泡24h,使用前再用去离子水冲洗几次。大气中常含有悬浮颗粒物、硅、钙、镁、铁、铜、钠等,大气的污染很难进行校正,实验室应有防尘措施,安装排风和空气过滤装置。

在分析过程中要进行全程质量控制,检查与校正水和试剂的空白值。

参考资料:现代仪器分析实验与技术

相关链接:

无机组分分析的样品预处理方法(一)


【关键词】样品分析,无机组分,样品消解法,国家标准物质网 

<< 上一篇:氧化还原滴定法——重铬酸钾法

>> 下一篇:吸光光度法的应用中试样中微量组分的测定(二)