元素測定消化技術(shù)

1、元素測定消化技術(shù)元素測定消化技術(shù)第一頁，共52頁。消化技術(shù)學(xué)習(xí)要點消化技術(shù)學(xué)習(xí)要點溶 解 法熔 融 法濕 法 消 解干 法 灰 化 金屬總量測定的前處理 第二頁，共52頁。消化技術(shù)消化技術(shù)v第一節(jié)第一節(jié) 方法簡介方法簡介 v第二節(jié)第二節(jié) 儀器設(shè)備儀器設(shè)備v第三節(jié)第三節(jié) 操作方法操作方法第三頁，共52頁。第一節(jié)第一節(jié) 方法簡介方法簡介v 樣品中微量金屬和非金屬元素測定。樣品中微量金屬和非金屬元素測定。v 土壤、有機肥料全量養(yǎng)分測定。土壤、有機肥料全量養(yǎng)分測定。v 植物組織全量養(yǎng)分測定測定。植物組織全量養(yǎng)分測定測定。 消化也稱消解，它是將樣品與酸、氧化劑、催化劑等共置于回流裝置或密閉裝置中，加熱分

2、解并破壞有機物的一種方法。第四頁，共52頁。第二節(jié) 儀器設(shè)備 用于樣品消化的儀器設(shè)備主要有電熱板、馬福爐、高溫消化爐等。 電熱板主要用于定量分析煮沸溶液，陳化沉淀、蒸發(fā)、干涸等化驗作業(yè)。是化學(xué)分析的常用電熱 設(shè)備之一。第五頁，共52頁。第二節(jié) 儀器設(shè)備 馬福爐溫度較高，馬福爐溫度較高，最高用溫度可以達最高用溫度可以達950-950-12001200，用于不需要控，用于不需要控制氣氛制氣氛, ,只需加熱坩堝只需加熱坩堝 里的物料的情況。里的物料的情況。第六頁，共52頁。第二節(jié) 儀器設(shè)備 高溫消化爐可高溫消化爐可廣泛用于谷物、飼廣泛用于谷物、飼料、食品、水、土料、食品、水、土壤、化學(xué)藥品等樣壤、化

3、學(xué)藥品等樣 品的消解。品的消解。第七頁，共52頁。第三節(jié) 操作方法操作方法操作方法金屬總量測定的前處理技術(shù)金屬總量測定的前處理技術(shù)第八頁，共52頁。第三節(jié)第三節(jié) 操作方法操作方法溶解法溶解法熔融法熔融法濕法消解濕法消解干法灰化干法灰化高壓消減高壓消減微波消減微波消減第九頁，共52頁。 溶解法： 對于基體中的主要成分為易溶性礦物質(zhì)的樣品可用溶解法分解，即用適當?shù)娜軇⒐腆w樣品溶解轉(zhuǎn)化為液體樣品，同時將待測組分轉(zhuǎn)化為可測定形態(tài)。分解用的溶劑可以是單一溶劑如水、單一的酸或堿溶液，也可以是混合溶劑如混合酸、酸氧化劑或酸還原劑。第十頁，共52頁。熔融法：熔融法也可以稱作堿分解法。熔融法是在熔劑熔融的高溫

4、條件下分解樣品，通過復(fù)分解反應(yīng)使被測組分轉(zhuǎn)化為能溶于水或酸的形式，再用水或酸浸取，使其定量進入溶液。第十一頁，共52頁。濕法消解： 該法也稱酸消化法，主要是指用不同酸或混合酸與過氧化氫或其他氧化劑的混合液，在加熱狀態(tài)下將含有大量有機物的樣品中的待測組分轉(zhuǎn)化為可測定形態(tài)的方法。它在目前實驗室工作中占大多數(shù)。第十二頁，共52頁。濕濕 法法 消消 解解硝酸消解法硝酸-高氯酸消解法硫酸磷酸消解法硫酸-高錳酸鉀消解法硫酸-過氧化氫消解法多元消解法硝酸硫酸消解法第十三頁，共52頁。硝硝 酸酸 消消 解解HNO3消解法適用于較清潔的水樣。HNO3具有氧化性，加熱濃HNO3可氧化分解樣品中的有機物質(zhì)。水質(zhì)硒的

5、測定石墨爐原子吸收分光光度法。水質(zhì) 鉛、鎘、鋅的測定 雙硫腙分光光度法。適用范圍應(yīng)用實例第十四頁，共52頁。硝酸-高氯酸 消解 消煮時HNO3具有強的氧化力，熱的濃HClO4是最強的氧化劑和脫水劑，能將組分氧化成高價態(tài)。加熱時生成無水HClO4，可進一步與有機質(zhì)作用，使有機物很快被氧化分解成簡單的可溶性化合物，二氧化硅則脫水沉淀。第十五頁，共52頁。硝酸硝酸- -高氯酸高氯酸 消解消解食品中鐵、鎂、錳的測定有機肥料銅、鋅、鐵、錳的測定 土壤中硒的測定 原子熒光法應(yīng)用實例第十六頁，共52頁。硝酸硝酸- -硫酸硫酸 消解消解1.兩種酸都有較強的氧化能力，其中HNO3沸點低，而H2SO4沸點高（33

6、8）；2.熱的濃H2SO4具有強的脫水能力和氧化能力，可以比較快地分解試樣，破壞有機物；3.二者結(jié)合使用，可提高消解溫度和消解效果。第十七頁，共52頁。硝酸-硫酸 消解 常用的HNO3與H2SO4的比例為5:2，消解時，先將HNO3加入樣品中，加熱蒸發(fā)至小體積，稍冷，再加入H2SO4、HNO3，繼續(xù)加熱蒸發(fā)至冒大量白煙，冷卻，加適量水，溫熱溶解可溶鹽，若有沉淀應(yīng)過濾。為提高消解效果，常加入少量H2O2。第十八頁，共52頁。硝酸-硫酸 消解 兩種酸的沸點都比較高，其中H2SO4氧化性較強，H3PO4能與一些金屬離子如Fe3+等絡(luò)合，故二者結(jié)合消解樣品，有利于測定時消除Fe3+等離子的干擾。第十九

7、頁，共52頁。硫酸-高錳酸鉀 消解 該方法常用于測定汞的樣品。KMnO4是強氧化劑，在中性、堿性、酸性條件下都可以氧化有機物，其氧化產(chǎn)物多為草酸根，但在酸性介質(zhì)中還可繼續(xù)氧化。 第二十頁，共52頁。硫酸-過氧化氫 消解 用濃H2SO4-H2O2氧化劑消煮植物樣品時，其中的有機物經(jīng)脫水碳化、氧化分解，變成CO2和水，使有機氮和磷轉(zhuǎn)化為銨鹽和磷酸鹽，可在同一份消煮液中分別測定全氮、磷、鉀。 肥料中總氮、總磷、總鉀的測定，樣品的消化均采用H2SO4-H2O2消解法進 行消解。第二十一頁，共52頁。多元消解法目的及前提為為 為提高消解效果，在某些情況下需要采用三元以上酸或氧化劑消解體系，混合溶劑具有更

8、強的溶解能力，應(yīng)用廣泛。第二十二頁，共52頁。多元消解法硝酸-硫酸-高氯酸消解法硝酸-硫酸-五氧化二礬消解法硝酸-氫氟酸-高氯酸消解法硝酸-硫酸-高錳酸鉀消解法鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸消解法為為第二十三頁，共52頁。硝酸-硫酸-高氯酸消解法應(yīng)用實例為為水質(zhì)銀的測定水質(zhì)銀的測定 火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法 食品中錫的測定食品中錫的測定 氫化物原子熒光光譜法氫化物原子熒光光譜法 土壤質(zhì)量土壤質(zhì)量 總砷的測定總砷的測定 二乙基二硫代氨二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度基甲酸銀分光光度 食品中銻的測定食品中銻的測定 第二十四頁，共52頁。硝酸硝酸- -硫酸硫酸- -五氧化二礬消解法五氧

9、化二礬消解法為為食品中總汞及有機汞的測定食品中總汞及有機汞的測定 冷原子吸收光譜法冷原子吸收光譜法 土壤質(zhì)量土壤質(zhì)量 總汞的測定總汞的測定 冷原子吸收分光光度法冷原子吸收分光光度法 應(yīng)用實例第二十五頁，共52頁。硝酸-氫氟酸-高氯酸消解法為為 土壤全量鈣、鎂的測定在土壤全鉀測定法中，稱樣量減少為0.1g，在樣品消解完畢時，用去離子水定容于100ml容量瓶中。土壤中鐵、錳的測定中，樣品的消解也可以采用HNO3-HF-HClO4消解法。 應(yīng)用實例第二十六頁，共52頁。硝酸-硫酸-高錳酸鉀消解法為為土壤質(zhì)量 總汞的測定 冷原子吸收分光光度法 測定生物樣品中的汞時，也可用1：1 H2SO4和HNO3混

10、合液加KMnO4，于60保溫分解魚、肉樣品，可獲得滿意效果。應(yīng)用實例第二十七頁，共52頁。鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸消解法為為土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法 土壤質(zhì)量銅、鋅、總鉻、鎳的測定中，一般也采用HCl-HNO3-HF-HClO4全分解方法進行樣品的消解。應(yīng)用實例第二十八頁，共52頁。干 法 灰 化 干法灰化又稱燃燒法或高溫分解法。有機樣品常采用干法灰化分解，這樣制備的試液空白值較低，對微量元素的分析有重要意義。為為第二十九頁，共52頁。干 法 灰 化為為 第三十頁，共52頁。高溫電爐直接灰化法 利用高溫電爐對樣品進行灰化，溫度一般為450-550，根據(jù)樣品種類和待測組

11、分的性質(zhì)不同，選用不同材料的坩堝和灰化溫度。常用的有石英、鉑、銀、鎳、鐵、瓷、聚四氟乙烯等材質(zhì)的坩堝。為為 第三十一頁，共52頁。高溫電爐直接灰化法應(yīng)用實例 水果、蔬菜及制品鋅含量的測定水果、蔬菜及制品鋅含量的測定 適量樣品 水浴蒸干 為為 第三十二頁，共52頁。高溫電爐直接灰化法 第三十三頁，共52頁。 燃燒法 燃燒法又稱氧彈法，用于灰化含汞、硫、砷、氟、硒、硼等元素的生物樣品。將樣品裝入樣品杯，置于盛有吸收液的鉑內(nèi)襯氧彈中，旋緊氧彈蓋，充入氧氣，用電火花點燃樣品，使樣品灰化，待吸收液將灰化產(chǎn)物完全溶解后，即可用于測定。第三十四頁，共52頁。 氧瓶燃燒法 氧瓶燃燒法是一種簡單易行的低溫灰化法

12、。它是將少量樣品用濾紙包裹后，固定在瓶塞的夾子上，放入預(yù)先充滿氧氣的錐形瓶（氧瓶）中燃燒，而密閉的瓶內(nèi)盛有適當?shù)奈談┮晕杖紵a(chǎn)物，然后進行測定。 操作簡便、快速，由于在密閉 系統(tǒng)內(nèi)進行，減少了損失和污染第三十五頁，共52頁。低溫灰化法 低溫灰化法是利用高頻電場激發(fā)氧氣產(chǎn)生激發(fā)態(tài)原子的技術(shù)，使樣品進行氧化分解。通常在100以下就能使樣品完全灰化，在測定含砷、汞、硒、氟等易揮發(fā)元素的生物樣品時效果十分顯著。 第三十六頁，共52頁。高壓消減 高壓消解是一種在高溫、高壓下進行的濕法消解過程，即把樣品和消解液（通常為混酸或混酸氧化劑）置于合適的容器中，再將容器裝在保護套中，在密閉情況下進行分解。優(yōu)點

13、：無需消耗大量酸，降低了測定空白，將復(fù)雜基體完全溶解，避免揮發(fā)性待測元素的損失。缺點：存在容器內(nèi)壓力過高發(fā)生爆炸的危險。 第三十七頁，共52頁。微波消解技術(shù) 原理： 利用微波的穿透性和激活反應(yīng)能力加熱密閉容器內(nèi)的試劑和樣品可使制樣容器內(nèi)壓力增加,反應(yīng)溫度提高。 第三十八頁，共52頁。微波消解技術(shù) 優(yōu)點：v 大大提高了反應(yīng)速率；v縮短樣品制備的時間；v可控制反應(yīng)條件，制樣精度更高；v減少對環(huán)境的污染；v改善實驗人員的工作環(huán)境。第三十九頁，共52頁。微波消解技術(shù) 缺點：需要特殊的昂貴的儀器。應(yīng)用實例食品中鍺的測定 稱取均勻試樣0.5g-1.0g，置于微波消解罐內(nèi)，加2ml-3ml濃濃HNO3，1m

14、l H2O2。旋緊罐蓋并調(diào)好減壓閥后消解。微波消解程序：160W，10min；320W，10min；480W，10min。第四十頁，共52頁。金屬總量測定的前處理技術(shù) 水樣動物樣品 土壤底泥 植物樣品 食品飼料 第四十一頁，共52頁。水樣排放水：v 大由于含有較多的有機物和懸浮物，樣品需加入少量HNO3酸化并加熱處理，對特別污濁的樣品則需進行消化處理，可用HNO3-H2SO4或HNO3-HClO4加熱進行酸消解；也可用NaOH-H2O2或氨水-H2O2蒸發(fā)至干進行堿消解；還可用干灰化法，將樣品蒸干后放入馬弗爐中在500-550加熱將有機物灰化。冷卻后用稀HCl稀釋。第四十二頁，共52頁。土壤和

15、底泥樣品 干灰化消解樣品時常用碳酸鈉為熔劑，使之與樣品充分混勻，并在上面再平鋪一層碳酸鈉，然后放入馬弗爐中在900灰化半小時以上。待樣品熔融完全后將熔塊倒入燒杯中研碎，再加入HCl使熔塊溶解，加水定容后以備測定。干灰化法更適用于有機質(zhì)含量較高的底泥樣品的分解。 第四十三頁，共52頁。土壤和底泥樣品 土壤和底泥樣品也可以用H2SO4、HNO3或HClO4與其他強酸混合液進行酸消解。與干灰化法相比，酸消解耗時較長，當樣品含有較高有機質(zhì)時還需加入KMnO4、V2O5或H2O2加速破壞有機質(zhì)。第四十四頁，共52頁。動物樣品5的鑭稀釋后可測定尿中的鈣測鎂時只需用水稀釋 尿銅可用稀H2SO4稀釋后直接尿樣

16、第四十五頁，共52頁。動物樣品第四十六頁，共52頁。 動物樣品 動物組織樣品 由于不含硅，動物樣品如肌肉、組織器官和魚肉等可采用簡單加熱，殘渣用硝酸和過氧化氫溶解的干消化法處理，消化后可測定樣品中的鎘、鈷、鉻、銅、錳、鎳、鉛和鋅。濕法消解同樣適用于動物組織樣品的前處理。特別適用于測定樣品中的揮發(fā)性元素。 第四十七頁，共52頁。 植物樣品 干法 干法消解時需將樣品加熱到450，經(jīng)干法灰化后，用原子光譜法可測定樣品中大量的鈣、鉀、鎂、鈉，少量的鐵、錳，痕量的鎘、鈷、鉻、銅、鉬、鎳、鉛、銻、鉈、釩和鋅。 第四十八頁，共52頁。 植物樣品 濕法 H2SO4-H2O2消解適用于鋁、鎘、鉻、銅、鐵、錳、鉛、釩的測定。HNO3-HClO4消解可用于測定鎘、鉻、銅、鐵、錳時樣品的前處理。 第四十九頁，共52頁。食品和飼料樣品 干法消化：樣品在馬弗爐中（一般550）被充