樣品制備培訓(xùn).

1、www.anton-Sample PreparationBasics 樣品制備基礎(chǔ)樣品制備基礎(chǔ)2Content背景知識背景知識微波加熱機(jī)理微波加熱機(jī)理分析過程分析過程www.anton-背景知識背景知識4背景知識背景知識Pros（為什么要樣品制備）（為什么要樣品制備）: 將固態(tài)樣品轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)將固態(tài)樣品轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài) 破壞基體破壞基體 去除干擾物質(zhì)去除干擾物質(zhì) 保證分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)的一致性保證分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)的一致性 均一化均一化 對某些物質(zhì)進(jìn)行預(yù)濃縮對某些物質(zhì)進(jìn)行預(yù)濃縮Cons（樣品制備的難點(diǎn)）（樣品制備的難點(diǎn)）: 人工成本巨大人工成本巨大 是分析過程中的瓶頸是分析過程中的瓶頸 可能會造成分析物的污染

2、或損失可能會造成分析物的污染或損失5General Information 背景知識背景知識消解消解 / 萃取萃取 必須能保證必須能保證 . I. 分析的準(zhǔn)確II. 經(jīng)濟(jì)高效III. 安全及操作簡單6I. 分析準(zhǔn)確，要求樣品制備過程必須：分析準(zhǔn)確，要求樣品制備過程必須：無污染無污染元素?zé)o損失元素?zé)o損失消解完全消解完全操作步驟少操作步驟少設(shè)備的可靠性高設(shè)備的可靠性高 才能保證分析結(jié)果的再現(xiàn)性才能保證分析結(jié)果的再現(xiàn)性7分析過程中誤差的分布分析過程中誤差的分布Sample Processing30%Instrument20%Integration6%Calibration10%Operator20%

3、Sample Introduction6%Contamination8% During sample analysis8II. 經(jīng)濟(jì)高效，要求樣品制備必須：經(jīng)濟(jì)高效，要求樣品制備必須：試劑的消耗低試劑的消耗低操作方便操作方便投入成本低投入成本低運(yùn)行費(fèi)用低運(yùn)行費(fèi)用低能自動(dòng)化能自動(dòng)化Costs of faulty analytical results9樣品制備的時(shí)間消耗樣品制備的時(shí)間消耗假設(shè)假設(shè): 微波消解后舉行微波消解后舉行3倍稀釋步驟、用倍稀釋步驟、用 ICP-OES 進(jìn)行三個(gè)重復(fù)樣品的多元素分析進(jìn)行三個(gè)重復(fù)樣品的多元素分析9 % 稀釋稀釋5% 秤量秤量26% 物理制備（剪切、研磨等）物理制備

4、（剪切、研磨等）5% 分析分析55% 消解消解10III. 安全性安全性危險(xiǎn)化學(xué)品的用量低危險(xiǎn)化學(xué)品的用量低操作簡單操作簡單防止自發(fā)性反應(yīng)防止自發(fā)性反應(yīng)防止操作人員的失誤防止操作人員的失誤設(shè)備的安全性設(shè)備的安全性(設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) & 制造制造 )www.anton-化學(xué)分析過程化學(xué)分析過程無機(jī)物無機(jī)物Decomposition 消解Leaching 浸提有機(jī)物有機(jī)物Extraction 萃取Derivatization 衍生12From Samples to Solutions從樣品到溶液從樣品到溶液(和結(jié)果分析和結(jié)果分析)Sampling取樣取樣Break-up破碎破碎DigestionExtra

5、ction消解消解/萃取萃取Analysis 分析測定分析測定土壤土壤水水油油金屬金屬.切割切割研磨研磨.微波方法微波方法 傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法.ICP-AESICP-MSGF-AAS/Flame-AASGCHPLC. 樣品制備13取樣要求取樣要求對于取樣最重要的要求是保證所取部分具有代表性（均一性）對于取樣最重要的要求是保證所取部分具有代表性（均一性） 對于象對于象ICP-MS or X-ray 熒光為了分析的再現(xiàn)性熒光為了分析的再現(xiàn)性, 保證結(jié)果的代表性保證結(jié)果的代表性，樣品必須完全均一，顆粒小于，樣品必須完全均一，顆粒小于 200 m. 14破碎破碎剪切粉碎剪切粉碎 一般樣品先切到 2x10

6、 x10 cm3.電子樣品: 先切割粉碎機(jī) 4x4 cm大小 聚合物材料: 先用切割粉碎機(jī)或剪刀 5x5 mm 塑料薄膜可剪到合適大小粉碎粉碎 / 研磨研磨 如果需要可冷凍樣品并研磨到 200m 15無機(jī)樣品制備無機(jī)樣品制備消解消解浸提浸提 典型應(yīng)用 食品檢測食品檢測 農(nóng)業(yè)分析農(nóng)業(yè)分析 環(huán)境分析環(huán)境分析 能源材料分析能源材料分析 石油化工石油化工 制藥業(yè)制藥業(yè) 材料測試材料測試 礦業(yè)礦業(yè), 地質(zhì)地質(zhì) 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)16消解（消化）方法消解（消化）方法Conv. HeatingMicrowaveUV-DigestionOpen VesselConv. HeatingMicrowaveClose

7、d VesselConv. HeatingMicrowaveFlow SystemWet DigestionMuffle FurnaceWickbold Comb.Plasma AshingSchoeniger Comb.Oxygen BombDynamic SystemCombustionBasicOxidicFusion123171. 熔融法熔融法 就是固態(tài)樣品與氫氧化堿、碳酸鹽、硼酸鹽發(fā)生熱反應(yīng)就是固態(tài)樣品與氫氧化堿、碳酸鹽、硼酸鹽發(fā)生熱反應(yīng) 典型樣品典型樣品: 巖石巖石, 礦石礦石, 熔渣熔渣, 礦物礦物, 陶瓷，耐火材料陶瓷，耐火材料, 氧化物氧化物 典型試劑典型試劑 堿: LiOH

8、, NaOH, KOH, NaHCO3, Na2CO3 酸: NH4HSO4, NaHSO4, Na2S2O7, K2S2O7 氧化劑: NaNO3, K2S2O8 四硼酸鋰、或偏硼酸鋰: Li2B4O7, LiBO2 測定主要元素測定主要元素18熔融設(shè)備熔融設(shè)備For example:192. 燃燒技術(shù)燃燒技術(shù)開放系統(tǒng)開放系統(tǒng) Oxygen plasma ashing Wickbold 燃燒燃燒 Muffle furnace (dry ashing)馬弗爐（干法灰化）馬弗爐（干法灰化）密閉系統(tǒng)密閉系統(tǒng) Schoeniger燒瓶燃燒燒瓶燃燒 氧彈法氧彈法 微波激發(fā)氧燃燒微波激發(fā)氧燃燒20馬弗爐

9、馬弗爐“干法灰化干法灰化”樣品放入惰性坩堝內(nèi)(e.g. Pt)坩堝放入爐體體灰化溫度: 450 550C21氧氣燃燒彈氧氣燃燒彈a)不銹鋼彈體b)帶閥門和電路的蓋子c)電極d)點(diǎn)火線e)樣品杯 22微波激發(fā)氧燃燒法微波激發(fā)氧燃燒法濾紙樣品樣品支架吸收液反應(yīng)罐護(hù)套管 反應(yīng)罐內(nèi)放入樣品支架 樣品壓成顆粒 充入氧氣 濾紙浸濕NH4NO3 微波點(diǎn)燃濾紙，將樣品燃燒 分析物元素被吸附溶液收集233. 濕法消解濕法消解敞口系統(tǒng)敞口系統(tǒng) 電熱板電熱板, 加熱塊加熱塊 微波加熱微波加熱 UV 消解消解密閉系統(tǒng)密閉系統(tǒng) (bombs) 傳統(tǒng)加熱傳統(tǒng)加熱 (blocks, ovens, HPA-S) 微波加熱微波

10、加熱24消解（消化）試劑消解（消化）試劑 HNO3Nitric Acid H2SO4Sulfuric Acid H2O2 Hydrogen Peroxide HCl Hydrochloric Acid HFHydrofluoric Acid HClO4Perchloric Acid H3PO4Phosphoric Acid H3BO3Boric Acid25敞口濕法消解敞口濕法消解加熱塊加熱塊電熱板電熱板26安東帕安東帕 2001: MULTIWAVE 3000 王者氣派王者氣派二維雙磁控管微波技術(shù)二維雙磁控管微波技術(shù)ETL、GS雙安全認(rèn)證雙安全認(rèn)證多功能樣品制備平臺多功能樣品制備平臺“最安全

11、的微波消解系統(tǒng)最安全的微波消解系統(tǒng)”27多功能微波樣品制備平臺多功能微波樣品制備平臺n 微波干燥n 大批量消解n 高效消解n 攪拌反應(yīng)n 微波萃取n 微波蒸發(fā)濃縮n 微波氧燃燒281400W 非脈沖微波控制非脈沖微波控制66L 爐腔內(nèi)鍍爐腔內(nèi)鍍PTFE耐腐涂層耐腐涂層內(nèi)置專利高效冷卻系統(tǒng)內(nèi)置專利高效冷卻系統(tǒng)高強(qiáng)度安全門高強(qiáng)度安全門各種連接附件操作方便各種連接附件操作方便二維雙磁控管二維雙磁控管微波主機(jī)性能微波主機(jī)性能強(qiáng)大轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)強(qiáng)大轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)29Seamless Documentation 全面數(shù)據(jù)記錄全面數(shù)據(jù)記錄P-graphp/T-graphIR-graph30防爆型密閉反應(yīng)轉(zhuǎn)子防爆型密閉反

12、應(yīng)轉(zhuǎn)子Rotor 16Rotor 831消解管型號消解管型號 &應(yīng)用應(yīng)用 Temperature (C)Pressure (bar)XQ8080300高脂食品、塑料高脂食品、塑料、纖維、油、脂、纖維、油、脂、煤、藥品、化、煤、藥品、化學(xué)品學(xué)品 XF10060260混合垃圾、半導(dǎo)體混合垃圾、半導(dǎo)體、陶瓷、礦石、灰、陶瓷、礦石、灰燼、爐渣、耐火材燼、爐渣、耐火材料料 240HF10040生物材料、食物樣品生物材料、食物樣品、污染土壤、金屬、污染土壤、金屬、合金、地質(zhì)材料、玻合金、地質(zhì)材料、玻璃、石英璃、石英 MF100MF5020200水、污水、淤泥水、污水、淤泥、植物材料、土、植物材料、土壤、沉

13、積物、壤、沉積物、US-EPA方法方法32敞口濕法消解敞口濕法消解設(shè)備簡單設(shè)備簡單可處理許多個(gè)樣品可處理許多個(gè)樣品樣品量較大樣品量較大-試劑消耗量達(dá)試劑消耗量達(dá)-試劑的空白試劑的空白-系統(tǒng)性誤差系統(tǒng)性誤差-要人照看要人照看-溫度不夠高溫度不夠高-消化時(shí)間長消化時(shí)間長33系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差揮發(fā)揮發(fā)損失損失吸附吸附試劑試劑空氣灰塵空氣灰塵容器容器污染問題污染問題解吸解吸Hot Plate消解不徹底消解不徹底34亞沸點(diǎn)酸蒸餾系統(tǒng)亞沸點(diǎn)酸蒸餾系統(tǒng)35蒸汽清洗設(shè)備蒸汽清洗設(shè)備1加熱器2酸或水3圓底燒瓶4回流5蒸汽室6回流冷凝器建議工作過程 HNO3 蒸汽過夜 雙蒸H2O淋洗 在無塵、無煙環(huán)境中干燥36HP

14、A-S安全防爆膜安全防爆膜卡口蓋卡口蓋壓力腔壓力腔氣體連接氣體連接消解管消解管電熱塊電熱塊電熱絲電熱絲溫度探頭溫度探頭320 C130 bar 37微波消解儀微波消解儀微波爐腔微波爐腔轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子密閉消解管密閉消解管磁控管磁控管380501001502002500510152025Time min.Temp.C敞口敞口vs. 密閉容器反應(yīng)對比密閉容器反應(yīng)對比closedopen溫度取決于酸液的沸點(diǎn)溫度取決于反應(yīng)罐類型39消解不充分的后果消解不充分的后果改變霧化器的速率改變霧化器的速率(堵塞堵塞) ICP-MS 分子干擾分子干擾(某些樣品某些樣品)AAS的背景干擾的背景干擾Element Mass

15、Molecular interference Cr 52; 53 40Ar12C; 36Ar16O; 35Cl16O1H; 37Cl16O V 51 35Cl16O Fe 56 40Ar16O Cu 63 40Ar23Na As 75 40Ar35Cl Se 77; 78; 80 40Ar37Cl; 40Ar38Ar; 40Ar40Ar 40濕法消解濕法消解 影響因子影響因子 反應(yīng)特征反應(yīng)特征 在特定溫度下試劑的反應(yīng)行為 分析物或基質(zhì)成分的溶解性和揮發(fā)性 儀器設(shè)備儀器設(shè)備 所用儀器的類型 樣品處理量 檢測底限 進(jìn)樣系統(tǒng) 潔凈化學(xué)措施41殘留碳?xì)埩籼?(TOC)024681012150 C200

16、 C250 C300 C30% CRef.: P. Fecher, CLUA ErlangenMilk PowderCitrus LeavesFish TissueBovine LiverMargarine42火焰火焰 AAS 或或 GF AAS43ICP AES44ICP MS45原子分光光度技術(shù)原子分光光度技術(shù) Technique Metals Approx. DL Range Advantages Disadvantages ICP-OES Most metals and some non-metals mid ppb to mid ppm Rapid, multi-element hi

17、gh TOC tolerance Complex interferences, relatively poor sensitivity ICP-MS Most metals and non-metals ppt Rapid, sensitive, multi-element, wide dynamic range, good control of interferences Limited total dissolved solids (TOC) tolerance GFAA Most metals (commonly Pb, Ni, Cd, Co, Cu, As, Se) ppt Sensi

18、tive, few interferences Single element technique, limited dynamic range Cold Vapor Mercury Hg ppt Sensitive, simple, few interferences Single element, slow Hydride AA Hydride forming elements (As, Se, Tl, Pb, Bi, Sb, Te) ppt to ppb Sensitive, few interferences Single element, slow, complex 46有機(jī)樣品制備有機(jī)樣品制備萃取萃取衍生衍生典型應(yīng)用 PAH (多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴), PCB (多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯) 油中脂肪酸的測定油中脂肪酸的測定 對某些成分進(jìn)行衍生以利于分析對某些成