虽然消解罐在使用时有一定的危险性,但这种技术可以较好、较快地分解用敞开式分解难以或不溶的样品,包括一些难熔矿物。对于各类样品的消解方法介绍如下:
a) 生物样品
许多生物样品都可以用HNO3在PTFE内衬的消解罐内成功地消解。如将0.25g牛肝样品,加入3ml HNO3,在23ml容量的消解罐内,在140℃下加热2小时,冷却后用水定容待测。
b) 地质样品
样品 称重g 分解试剂及用量(ml) 分解温度 时间
十字石 0.2 HF(10) + HCLO4(10) 250 + 10 1
红柱石 0.8 HF(10) + HCLO4(10) 240 5
绿柱石
石英 0.1
1.0 HF(20)
HF(12) + HCLO4(10) 220¬—230
240 1--3
10
刚玉 0.5 HF(15) 240 3.5
磁铁矿 0.6 70%H2SO4(20) 240 6.5
钛铁矿 1.0 65%H2SO4(15) 240 5
锡石 0.5 HCL(15) 240 7
金红石 0.25 HF(20) 220—230 3
铬铁矿 0.25 HF(10) + 1: 1 H2SO4(10) 220—230 4
黄铁矿 0.2 HF(10) + HCLO4(10) 250 + 10 5
磷钇矿 0.1 HF(10) + HNO3(10) 220¬—230 6
注:样品粒度为1mm。
对于一般的地质样品可称取0.200g 样品于消解罐中,加入0.5ml HNO3 (也可用王水),再加入5ml HF,放入烘箱内继续加热分解一小时,冷却并打开消解罐,观察样品是否完全溶解,如没有完全溶解,则盖好盖子,从新放入烘箱内继续加热分解1小时(根据需要可适当延长)。
用密封法溶解样品,剩余的HF将腐蚀ICP进样系统,有两种方法可以解决:
I. 在消解好的样品溶液中加入硼酸(2.00g H3BO3 溶解到少量水中)。然后再加盖密封,在130℃下加热15分钟。取出冷却至室温,用1mol/L HNO3稀释至需要容积,进行分析。
II. 在消解好的溶液中加入数滴HCLO4,在通风柜中加热冒白烟,驱赶HF,反复数次,务必将HF赶尽。用这个方法处理后的溶液TDS较低,有利于测定,但Si以SiF4挥发,不能测Si。
3) 微波消解法
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(PFA或TFM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 HNO3和1ml 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. 加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HNO3或HNO3/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ICP—AES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HCl、HF、HClO4、H2SO4、H3PO4及H2O2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HCl、HNO3和H2O2来进行消解。
4) 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5—10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950—1000℃马弗炉中熔融40分钟。冷却后用(1+2)HCl 提取。