微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用探究

1、    微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用探究    摘要：近年來我國(guó)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面進(jìn)行了大力投資，隨之產(chǎn)生的環(huán)境污染問題已經(jīng)成為了當(dāng)今階段急需加以高度重視的主要內(nèi)容。環(huán)境化學(xué)分析就是基于環(huán)境污染問題而開展的一門對(duì)應(yīng)學(xué)科。環(huán)境化學(xué)分析學(xué)科的應(yīng)用范圍非常廣泛，是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)研究和保護(hù)的理論依據(jù)，對(duì)于生態(tài)保護(hù)和國(guó)家的穩(wěn)定發(fā)展能夠起到直接的影響作用。其中微波消解技術(shù)實(shí)現(xiàn)了將有毒物質(zhì)的消解變得更加有效、準(zhǔn)確且環(huán)保。介于這種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中有著非常重要的地位。本文首先對(duì)微波消解技術(shù)的內(nèi)涵進(jìn)行闡述，然后對(duì)該技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用類型與范圍進(jìn)

2、行了分析與探究，并歸納總結(jié)出了當(dāng)今的微波消解技術(shù)在化學(xué)環(huán)境分析中的應(yīng)用意義，對(duì)其發(fā)展前景做出展望。關(guān)鍵詞：微波消解技術(shù)   環(huán)境化學(xué)   應(yīng)用環(huán)境化學(xué)分析的主要內(nèi)容是對(duì)環(huán)境介質(zhì)的存在特點(diǎn)、化學(xué)效應(yīng)以及化學(xué)屬性等進(jìn)行研究分析。在實(shí)際研究過程中，樣品多以液體形態(tài)居多，所以就必須要對(duì)樣品進(jìn)行一定的預(yù)處理，這是對(duì)環(huán)境樣品進(jìn)行分析與測(cè)定的必要步驟。樣品預(yù)處理辦法通常指的是將樣品溶解到可溶性介質(zhì)當(dāng)中。像熔融法、溶解法以及燒結(jié)法都屬于傳統(tǒng)的溶解試樣方法，一般都是通過對(duì)樣品使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿或者高溫高壓等手段，這種溶解方式的不足在于過程中會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境污染，不僅耗時(shí)較長(zhǎng)，還容易造成樣品中易揮發(fā)

3、性元素的損失1。因此，微波消解技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這種消解技術(shù)對(duì)環(huán)境樣品的破壞程度很小，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。一、微波消解技術(shù)的內(nèi)涵在環(huán)境化學(xué)分析當(dāng)中，微波消解技術(shù)多用于對(duì)有害物質(zhì)的消解，通過微波技術(shù)可以對(duì)不同種類的材料產(chǎn)生不一樣的消解效果，微波消解技術(shù)的加熱原理是重新組合微波磁場(chǎng)內(nèi)的無極分子和有極分子電解質(zhì)，讓消解材料形成偶極子或者偶極子的組合體，在過程中要利用高頻交變電磁場(chǎng)加快擺動(dòng)速度，產(chǎn)生一種類似于摩擦加熱的作用效果2。微波加熱的方式可以讓加熱效果更加明顯化，極大的縮短加熱時(shí)間。我們通過對(duì)微波加熱技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程進(jìn)行歸納總結(jié)得出當(dāng)下的微波加熱技術(shù)包括以下幾種特點(diǎn)：（一）時(shí)效性高微波加熱技術(shù)是通過

4、輻射實(shí)現(xiàn)的，輻射技術(shù)代表著材料能夠很快地被加熱，而且一旦輻射消失，加熱效果也會(huì)隨之迅速停止，這就讓微波加熱技術(shù)具有了一定的時(shí)效性。（二）穿透性強(qiáng)微波本身具有超強(qiáng)的穿透能力，微波的穿透能力能夠讓微波向物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)射，使物體的內(nèi)部溫度得以迅速的上升，也就是說，微波加熱技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)材料整體的均勻加熱。（三）具有選擇性微波加熱技術(shù)對(duì)不同材料會(huì)產(chǎn)生不同的加熱效果，像金屬材質(zhì)類的物品就會(huì)反射微波而難以被加熱3。利用微波的這一特性，在工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱部分進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分，滿足工業(yè)加熱的標(biāo)準(zhǔn)要求。（四）具有環(huán)保性微波加熱技術(shù)是通過微波輻射實(shí)現(xiàn)的，加熱過程中所需要的能量少，而且沒有污染物排放，對(duì)

5、環(huán)境樣品的整體加熱效果更加完善，樣品中的元素?fù)p失較小。二、微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用范圍（一）測(cè)定化學(xué)需氧量在環(huán)境化學(xué)分析中包括對(duì)水體情況的檢測(cè)與評(píng)估，微波消解技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)化學(xué)需氧量的測(cè)定，來達(dá)到監(jiān)管水質(zhì)的功能。我們?cè)谟弥劂t酸鉀進(jìn)行測(cè)定的過程中，需要使用大量的化學(xué)試劑和環(huán)境樣品，而且測(cè)定完成后等待結(jié)果的時(shí)間很長(zhǎng)，測(cè)定成本也非常高。若采用高壓蒸汽消化法進(jìn)行測(cè)定，消化過程也會(huì)消耗大量的時(shí)間。若通過密閉消解法雖然在時(shí)間上非常高效，但密閉空間限制了消化，使得樣品中復(fù)雜的構(gòu)成成分在加熱時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，有可能排放出不明氣體，引發(fā)消解管道的損壞，存在很大的不確定性4。微波消解法就能很好地解決上述問

6、題，微波技術(shù)可以加快消解過程，我們結(jié)合樣品的組成成分和樣品類別，再融合其他方法可以達(dá)到高效消解的功能。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，將微波消解技術(shù)應(yīng)用在需氧量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中會(huì)有顯著的效果。（二）測(cè)定土壤樣品微波消解技術(shù)除了可以測(cè)定金屬元素含量，另外還可以測(cè)定非金屬元素含量，例如像在土壤樣品中可以利用微波消解技術(shù)確認(rèn)有機(jī)碳元素的含量。方法首先是稱取0.25克的土壤樣品，然后先倒入10ml的硝酸，再倒入3ml的氫氟酸，利用微波加熱技術(shù)讓液體溫度在三分鐘內(nèi)上升到150攝氏度，然后再在三分鐘之后通過恒溫加熱液體到155攝氏度，保持這個(gè)溫度18分鐘后轉(zhuǎn)移處理好的樣品到tfi燒杯中，最后加入0.5ml的高氯酸甘酸，完

7、成定容。以上方法可以對(duì)耕地的土壤情況進(jìn)行詳細(xì)且精準(zhǔn)的測(cè)定。（三）測(cè)定大氣顆粒物中硒含量測(cè)定大氣顆粒物當(dāng)中的硒含量，可以使用微波消解法與吸收光譜法聯(lián)合進(jìn)行有關(guān)測(cè)定，首先要取樣，選取適量的大氣顆粒物，將其放置到微波消解罐中，再加入適量水進(jìn)行濕潤(rùn)，分別加入5ml的硝酸、3ml的鹽酸和0.3ml的雙氧水進(jìn)行混合，利用微波加熱技術(shù)控制實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定在對(duì)應(yīng)的溫度環(huán)境中，在消解環(huán)節(jié)結(jié)束之后要進(jìn)行冷卻稀釋，完成定容，展開后續(xù)的分析研究。消解實(shí)驗(yàn)完成之后還要進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn)，防止廢棄物污染環(huán)境。將微波消解技術(shù)應(yīng)用在大氣顆粒物中的硒含量測(cè)定，其效果非常顯著，操作步驟也非常簡(jiǎn)單，測(cè)量的結(jié)果更為精準(zhǔn)可靠。（四）測(cè)定含水率對(duì)于含

8、水率的測(cè)定可以用微波烘干法或者介電常數(shù)進(jìn)行測(cè)量。微波烘干法的主要優(yōu)點(diǎn)就是可以對(duì)樣品進(jìn)行快速且均勻的烘干，加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。這種方法被廣泛的應(yīng)用在糧食、瓜果蔬菜以及某些化學(xué)試劑當(dāng)中的含水量測(cè)定。（五）其他領(lǐng)域的側(cè)定微波技術(shù)對(duì)于樣品的作用分兩種，致熱效應(yīng)和非致熱效應(yīng)是比較常見的。我們利用微波技術(shù)的非致熱效應(yīng)能夠在環(huán)境毒理學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中快速的測(cè)定出ss-dna抗體的存在，該技術(shù)與免疫單向擴(kuò)散方法結(jié)合使用還能夠快速的測(cè)定出免疫球蛋白5。我們將抗原抗體分子放置在微波場(chǎng)中，抗原抗體分子會(huì)快速的開始移動(dòng)，結(jié)合速度變快，縮短完成反應(yīng)的時(shí)間。三、微波消解技術(shù)的應(yīng)用意義與發(fā)展前景微波消解技術(shù)利用微波的物理特性，能夠快捷高

9、效的完成樣品的加熱過程，是當(dāng)下對(duì)環(huán)境展開化學(xué)分析的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的消解方式相比，我們可以發(fā)現(xiàn)，微波消解的總體效果更加顯著。如今微波消解技術(shù)還處于不斷的完善當(dāng)中，該技術(shù)的適用范圍也在實(shí)踐中逐漸擴(kuò)大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，人類對(duì)自然環(huán)境的改造越來越大，導(dǎo)致環(huán)境污染已經(jīng)開始威脅到人類的生活健康與正常的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，在目前治理環(huán)境污染問題時(shí)，相關(guān)工作者應(yīng)考慮到各種有害物質(zhì)不同的化學(xué)成分及獨(dú)特化學(xué)特性，然后在此基礎(chǔ)上展開下一步的治理工作6。要注意結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，引入更為先進(jìn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器，并通過不斷地更新優(yōu)化測(cè)量手段，讓微波消解技術(shù)水平得到提高，讓環(huán)境化學(xué)分析理論真正地為環(huán)境控制與治理出力。微波消解技術(shù)

10、在國(guó)內(nèi)雖然僅有十多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但發(fā)展速度很快，目前在分析化學(xué)中的干燥、霧化、消解與萃取等領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。微波技術(shù)可以顯著提高工作效率、降低能耗、減少污染物排放、改良工作環(huán)境等，另外，還保有可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益。當(dāng)前的微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析當(dāng)中已經(jīng)顯現(xiàn)出了明顯的超越性和頑強(qiáng)的生命力，具有廣闊的發(fā)展前景。四、結(jié)語目前我國(guó)對(duì)環(huán)境污染問題正在采取大力治理辦法，需要用在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的環(huán)境樣品種類也在持續(xù)增加，若還沿用傳統(tǒng)的方法手段處理環(huán)境樣品，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間金錢，而且反而會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境污染，不符合當(dāng)今社會(huì)環(huán)境友好型的發(fā)展需求，因此，微波消解技術(shù)因其快速、高效、無污染的技術(shù)特點(diǎn)，更

11、能適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代發(fā)展需求，所以對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用需求將會(huì)越來越廣泛。但是，目前的微波消解技術(shù)還不夠成熟，在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)產(chǎn)生一定的問題。因此，要加強(qiáng)對(duì)微波溫度控制方面的研究，還應(yīng)該根據(jù)樣品種類區(qū)別選擇相應(yīng)的測(cè)定方法，不能盲目模仿，只有通過不斷的測(cè)試與完善，才能進(jìn)一步擴(kuò)大微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用范圍，更好地為環(huán)境治理工作出力。參考文獻(xiàn)：1賀亮.淺談微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用j.化工管理，2019，（09）：111-112.2韋如鳳，鄧藝萍，施羽韓.微波消解技術(shù)及其在分析化學(xué)中的應(yīng)用j.大眾科技，2018，（04）：24-27.3邱永堅(jiān).微波消解測(cè)定土壤金屬預(yù)處理的優(yōu)化研究j.環(huán)境與發(fā)展，201