ICPAES中樣品的分解：微波消解法

微波封閉罐的自動減壓技術

微波封閉溶樣器的結構如上圖：

微波消解法是密閉式容器分解樣品的一大進展，在微波的輻射下，能量透過容器（PFA或TFM材料）使消解介質（液相，通常為無機酸的混合物）迅速加熱，而且還能被樣品分子所吸收，增加了其動能，產生內部加熱，這種作用使固體物質的表層經過膨脹、擾動而破裂，從而使暴露的新表層再被酸浸蝕。這種效應產生的溶解效率遠高于那些只靠酸加熱的方法，且可避免使用堿熔樣品的方法。這些年，微波消解技術發展很快，尤其是高壓密閉微波消解技術發展很快，已得到廣泛的應用。

微波消解法的應用：

微波消解技術能夠處理各種樣品（包括生物，植物、動物組織、食品、塑料、顏料、燃料、金屬合金、，鋼鐵、爐渣、陶瓷、礦物、礦石、環保、土壤等）。消解條件包括了：樣品量、分解用酸、微波功率、消解時間等。應該說微波消解的問世，為各類樣品的分解開辟了一個革命性的途徑。

A)    植物和動物組織(生物樣品)

有機樣品中許多元素都可以單獨使用HNO₃或混合酸，用微波消解法進行分解。以下推薦一個常用的分解方法。

I.             稱取0.5g脫脂蛋白質粉末于微波消解罐中。

II.          慢慢加入6ml HNO₃和1ml H₂O₂，用酸將粘在消解罐的樣品沖下。

III.       蓋上蓋子并用手擰緊，然后再專用工具把蓋擰緊，將罐放在樣品轉盤上。

IV.       設置微波程序為：250W功率（1分鐘）、0 W功率（1分鐘）、250W功率（5分鐘）、400W功率（5分鐘）、650W功率（5分鐘）。運行該程序。

V.          將罐和轉盤一起放在冷水浴中冷卻至室溫。在通風柜中擰松罐蓋。

VI.       小心取下罐蓋，將罐內溶液轉移到PTFE燒杯中，再用水小心地沖洗罐蓋以及罐內殘留溶液。

VII.    將溶液于90℃電熱板上蒸干。

VIII. 加2.0ml HNO₃，微熱，滴加1.0ml，每次滴加待氣泡冒盡再滴加，并蒸發至近干。重復加入HNO₃/ H₂O₂兩次，并蒸發兩次。

IX.       在殘渣中加入0.5ml HNO₃，微熱溶解，待溶液冷卻后，用去水離子定溶至25ml(定容體積可根據元素含量來定)，此溶液為0.3mol/L HNO₃溶液

上述方法是一個通用的方法，操作方法中(VIII)的蒸發步驟是為了更好的分解有機物質，如果單用HNO₃即消化完全，蒸發步驟即可省去。

有人將植物樣品，化妝品等樣品單用HNO₃或HNO₃/H₂O₂微波分解即可完成，不必反復蒸干。

B)        地質樣品

由于許多許多酸不溶或難溶的樣品如礦物、爐渣、陶瓷、建材等，在常見化學分析中需用堿熔融來分解處理。堿熔融樣品的唯一優點是可將樣品分解完全，但由于加入堿金屬熔劑，分解后的溶液中含鹽量很高，這就導致：（1）大量的堿金屬離子將會對ICP的激發有影響；（2）溶液TDS太高，高稀釋進行ICP—AES分析，影響元素測定檢出限。

上述一些酸不溶或難溶的樣品，在密封式微波消解中可以用不同的酸如HCl、HF、HClO₄、H₂SO4、H₃PO₄及H₂O₂來消解樣品。現介紹幾個類型樣品的消解方法如下：

所用試劑的濃度：HCl：    37%        HF：     40%

                         HNO₃：   65%            H₂SO₄：  96%  

                                                H₃PO₄：  85%        H₂O₂：   30%

C)    環境樣品

基本上可采用HCl、HNO₃和H₂O₂來進行消解。

1）                                            堿金屬熔融分解法

堿金屬熔融分解法主要用于地質硅酸鹽、陶瓷、耐火材料、金屬、合金等領域。主要的熔劑有偏硼酸鋰（LiBO₂）、四硼酸鋰（Li₂B₄O₇）、碳酸鈉（Na₂CO₃）、氫氧化鈉（NaOH）、過氧化鈉（Na₂O₂）等。樣品經熔融后，熔塊用水提取并用酸酸化，其優缺點已在前面論述。以下介紹幾種熔融分解的方法。

A)    偏硼酸鋰熔融分解試樣

稱取0.1g試樣于石墨或鉑金坩堝中，加0.5g LiBO₂，于1000℃馬弗爐中熔融5—10分鐘。冷卻后用50ml 5% HNO₃提取。用5%HNO₃定容至100ml。

B)    用碳酸鈉熔融分解試樣

稱取0.1g樣品（硅酸鹽）于鉑金坩堝中，與1g無水碳酸鈉充分攪拌，面上鋪一層無水碳酸鈉，放于950—1000℃馬弗爐中熔融40分鐘。冷卻后用（1+2）HCl 提取。