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ICP-AES中样品的分解:微波消解法

2018.3.20

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微波封闭罐的自动减压技术

微波封闭溶样器的结构如上图:

微波消解法是密闭式容器分解样品的一大进展,在微波的辐射下,能量透过容器(PFATFM材料)使消解介质(液相,通常为无机酸的混合物)迅速加热,而且还能被样品分子所吸收,增加了其动能,产生内部加热,这种作用使固体物质的表层经过膨胀、扰动而破裂,从而使暴露的新表层再被酸浸蚀。这种效应产生的溶解效率远高于那些只靠酸加热的方法,且可避免使用碱熔样品的方法。这些年,微波消解技术发展很快,尤其是高压密闭微波消解技术发展很快,已得到广泛的应用。

微波消解法的应用:

微波消解技术能够处理各种样品(包括生物,植物、动物组织、食品、塑料、颜料、燃料、金属合金、,钢铁、炉渣、陶瓷、矿物、矿石、环保、土壤等)。消解条件包括了:样品量、分解用酸、微波功率、消解时间等。应该说微波消解的问世,为各类样品的分解开辟了一个革命性的途径。

 

A)    植物和动物组织(生物样品)

有机样品中许多元素都可以单独使用HNO3或混合酸,用微波消解法进行分解。以下推荐一个常用的分解方法。

I.             称取0.5g脱脂蛋白质粉末于微波消解罐中。

II.          慢慢加入6ml HNO31ml H2O2,用酸将粘在消解罐的样品冲下。

III.       盖上盖子并用手拧紧,然后再专用工具把盖拧紧,将罐放在样品转盘上。

IV.       设置微波程序为:250W功率(1分钟)、0 W功率(1分钟)、250W功率(5分钟)、400W功率(5分钟)、650W功率(5分钟)。运行该程序。

V.          将罐和转盘一起放在冷水浴中冷却至室温。在通风柜中拧松罐盖。

VI.       小心取下罐盖,将罐内溶液转移到PTFE烧杯中,再用水小心地冲洗罐盖以及罐内残留溶液。

VII.    将溶液于90电热板上蒸干。

VIII. 2.0ml HNO3,微热,滴加1.0ml,每次滴加待气泡冒尽再滴加,并蒸发至近干。重复加入HNO3/ H2O2两次,并蒸发两次。

IX.       在残渣中加入0.5ml HNO3,微热溶解,待溶液冷却后,用去水离子定溶至25ml(定容体积可根据元素含量来定),此溶液为0.3mol/L HNO3溶液

上述方法是一个通用的方法,操作方法中(VIII)的蒸发步骤是为了更好的分解有机物质,如果单用HNO3即消化完全,蒸发步骤即可省去。

有人将植物样品,化妆品等样品单用HNO3HNO3/H2O2微波分解即可完成,不必反复蒸干。

B)        地质样品

由于许多许多酸不溶或难溶的样品如矿物、炉渣、陶瓷、建材等,在常见化学分析中需用碱熔融来分解处理。碱熔融样品的唯一优点是可将样品分解完全,但由于加入碱金属熔剂,分解后的溶液中含盐量很高,这就导致:(1)大量的碱金属离子将会对ICP的激发有影响;(2)溶液TDS太高,高稀释进行ICPAES分析,影响元素测定检出限。

上述一些酸不溶或难溶的样品,在密封式微波消解中可以用不同的酸如HClHFHClO4H2SO4H3PO4H2O2来消解样品。现介绍几个类型样品的消解方法如下:

所用试剂的浓度:HCl    37%        HF     40%

                         HNO3   65%            H2SO4  96%  

                                                H3PO4  85%        H2O2   30%

 

C)    环境样品

基本上可采用HClHNO3H2O2来进行消解。

 

1)                                            碱金属熔融分解法

碱金属熔融分解法主要用于地质硅酸盐、陶瓷、耐火材料、金属、合金等领域。主要的熔剂有偏硼酸锂(LiBO2)、四硼酸锂(Li2B4O7)、碳酸钠(Na2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、过氧化钠(Na2O2)等。样品经熔融后,熔块用水提取并用酸酸化,其优缺点已在前面论述。以下介绍几种熔融分解的方法。

A)    偏硼酸锂熔融分解试样

称取0.1g试样于石墨或铂金坩埚中,加0.5g LiBO2,于1000马弗炉中熔融510分钟。冷却后用50ml 5% HNO3提取。用5%HNO3定容至100ml

B)    用碳酸钠熔融分解试样

称取0.1g样品(硅酸盐)于铂金坩埚中,与1g无水碳酸钠充分搅拌,面上铺一层无水碳酸钠,放于9501000马弗炉中熔融40分钟。冷却后用(1+2HCl 提取。

 


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