微波消解方法

1、USEPAMETHOD3050BACIDDIGESTIONOFSEDIMENTS,SLUDGES,ANDSOILS技術(shù)翻譯：劉金云Mail:piery20069163com方法3050B10范圍和應(yīng)用1.1本方法提供了兩種不同的消解程序一種是為火焰原子吸收光譜法(FLAA)或電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)對(duì)沉積物、淤泥和土壤進(jìn)行前置處理另一種是為石墨爐原子吸收分光光度法(GFAA)或電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)進(jìn)行前置處理這兩種程序提取物質(zhì)不可以互相交換,只可使用本節(jié)中所列出的方法進(jìn)行測(cè)試含有下列金屬的樣品，如果使用本方法前置處理,只要其檢測(cè)限能滿足最終使用數(shù)據(jù)的需

2、要，那么可以通過ICP-AES或GFAA分析其它的測(cè)試方法,如果它是科學(xué)有效的，且能達(dá)到本方法的品質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)，包括那些處理干擾的標(biāo)準(zhǔn)，則也可以使用其它的元素和基體也可以使用本方法進(jìn)行分析，只要能為目標(biāo)基體中處于目標(biāo)濃度范圍內(nèi)(見第&0節(jié))的目標(biāo)分析物提供性能證明各種元素推薦的測(cè)試方法如下：FLAA/ICP-AES鋁(Al)磔(Sb)欽(Ba)皺(Be)鎘(Cd)鈣(Ca)輅(Cr)鉆(Co)銅(Cu)鐵(Fe)鉛(Pb)(V)鎂(Mg)(Mn)鉗(Mo)(Ni)鉀(K)銀(Ag)鈉(Na)蛇(Tl)銳(V)鋅(Zn)GFAA/ICP-MS神(As)皺(Be)鎘(Cd)(Cr)鉆(Co)鐵(Fe

3、)鉛(Pb)鉗(Mo)硒(Se)鎧(Tl)12本方法并非大多數(shù)樣品的一個(gè)完全消解技術(shù)它是一種強(qiáng)酸溶解法，幾乎能夠消解在環(huán)境中取得的全部元素從方法設(shè)計(jì)上，硅酸鹽結(jié)構(gòu)中的元素通常不能使用此程序消解，因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诖谁h(huán)境中呈游離態(tài)的如果需要絕對(duì)地完全消解，請(qǐng)使用方法3052.2.0方法概述2.1消解樣品時(shí)，取有代表性的樣品1-2克(濕重)或1克(干重)，重復(fù)地加入硝酸(HNOs)和雙氧水(H2O2)2.2對(duì)于GFAA或ICP-MS分析,產(chǎn)生的消解溶液通過加熱減小體積，然后稀釋至最終體積100mL3對(duì)于ICP-AES或FLAA分析，往初始的溶解物質(zhì)中加入鹽酸（HC1）,然后將樣品回流加熱對(duì)于一些金屬（

4、見第73.1中備注），為了提高溶解度,供選擇的一個(gè)步驟是將溶解物質(zhì)過濾，將濾紙和殘?jiān)扔脽岬腍C1再用熱的試劑水沖洗將濾紙和殘?jiān)匦路呕刂料馊萜髦屑尤際C1蒸館,然后再次過濾濾液最終稀釋至體積lOOmL2.4如果有需要,取另一份試樣，將它干燥測(cè)試固體的百分率.0干擾3.1淤泥樣品可能含有多種類型的基體，每種都可能給分析帶來困難根據(jù)第8.0節(jié)中的品質(zhì)控制要求處理摻料樣品和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)參照物質(zhì)（SRM）,用來幫助確認(rèn)方法3050是否適用于給定的廢棄物.4.0儀器及材料4.1消解容器一250mL2蒸汽回收裝置（例如，凸觀察玻璃，合適的蒸館裝置，合適的溶劑處理系統(tǒng)）.43干燥爐一能夠維持304*04溫

5、度測(cè)量?jī)x器，量程至少為125C,具有合適的精度和準(zhǔn)度（例如,溫度計(jì)，紅外線感應(yīng)器，熱電偶，熱敏電阻，等等）.4.5濾紙一沃特曼41#或同級(jí)濾紙.46離心分離機(jī)和離心試管.4.7分析天平一能夠精確至0.Olg.4.8熱源一可供調(diào)節(jié),能夠維持溫度90-95匸（例如,加熱板，密閉消解器，微波爐，等等）.49漏斗或替代物.4.10量筒，或相同的體積測(cè)量裝!H二11容量瓶一lOOrnL.5.0試劑51所有測(cè)試中用到的化學(xué)藥品均為試劑等級(jí)除非有特別說明，所有的試劑都必須符合美國化學(xué)協(xié)會(huì)分析試劑委員會(huì)的技術(shù)規(guī)范要求，此規(guī)范可于美國化學(xué)協(xié)會(huì)處獲得其它等級(jí)的試劑也可以使用，只要初次探明它的純度足夠高，使用時(shí)不會(huì)

6、降低測(cè)試的準(zhǔn)確度如果試劑的純度可疑,則需分析雜質(zhì)的濃度能夠使用的試劑空白濃度必須小于方法檢測(cè)限（MDL）.2試劑水試劑水中不含有雜質(zhì)干擾除非有特別說明，本方法中提到的水均為試劑水。試劑水的定義請(qǐng)參考第一章.53硝酸（濃）,HNO3.需分析硝酸中雜質(zhì)的濃度，如果方法空白方法檢測(cè)限,則此硝酸可以使用.5.4鹽酸（濃）,HC1.需分析鹽酸中雜質(zhì)的濃度,如果方法空白方法檢測(cè)限,則此鹽酸可以使用.5雙氧水（30%）,H202.需分析此氧化劑中雜質(zhì)的濃度,如果方法空白方法檢測(cè)限,則此過氧化氫溶液可以使用.60樣品的收集，儲(chǔ)存和處理6.1所有樣品都必須使用抽樣計(jì)劃收集，此計(jì)劃中要考慮到本手冊(cè)第九章中討論的有

7、關(guān)因素.2所有盛裝樣品的容器，須證明它不存在污染或其污染低于報(bào)告限度塑料或玻璃容器均可，更多的信息請(qǐng)參見第三章3.1.3節(jié).3不含水的樣品在收到后應(yīng)冷藏，并盡快分析.64從濕的材料中獲得有代表性的樣品可能比較困難可以將濕的樣品干燥,粉碎和研磨，以減少次級(jí)樣品的差異，只要是干燥不會(huì)影響到樣品中目標(biāo)分析物的提取.7.0程序7.1將樣品充分混合均勻并篩分，如果合適且有必要，請(qǐng)使用USS#10篩網(wǎng)所有使樣品均勻的設(shè)備應(yīng)根據(jù)第60節(jié)的指導(dǎo)清洗干凈，以減少潛在的交叉污染每個(gè)消解程序中，稱量1-2克（濕重）或1克（干重）樣品,精確至0.Olg,倒進(jìn)一個(gè)溶解容器（燒杯）中.對(duì)于含有較多液體的樣品，可能用到更多

8、量的樣品，只要最終能被消解.竝:所有用到酸的步驟都必須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行.操作人員須受過相關(guān)的訓(xùn)練，使用安全的實(shí)驗(yàn)設(shè)備鼓勵(lì)使用酸蒸汽洗滌系統(tǒng)以減少廢酸污染.7.2對(duì)于使用GFAA或ICP-MS分析的消解樣品，加入10mL的1:1的HNO3,將泥漿混合,蓋上觀察玻璃或蒸汽回收裝置加熱樣品至955C,不沸騰蒸館10-15分鐘讓樣品冷卻，加入5mL濃HNO”重新蓋上回流加熱30分鐘如果有棕色的煙生成，表明樣品被HNOs氧化,重復(fù)這一步驟（每次加入5mL濃HNOJ,直到樣品不再有棕色的煙產(chǎn)生，表明樣品已完全同HNO3反應(yīng)使用觀察玻璃或蒸汽回收系統(tǒng)，將溶液不沸騰蒸發(fā)至大約5mL,或在95土5C不沸騰加熱兩小

9、時(shí)樣品溶液須始終覆蓋容器的底部.備注:另外，直接能量連接裝置，如微波爐，對(duì)于使用GFAA或ICP-MS分析的消解樣品，先加入10mL1:1的硝酸，將泥漿混合并蓋上蒸汽回收裝置。加熱樣品至955C,并在此溫度下不沸騰蒸館10-15分鐘.讓樣品冷卻5分鐘，加入5汕濃HNOs,在955C下不沸騰蒸館5分鐘.如果有棕色的煙生成，表明樣品被HNO3氧化。重復(fù)這一步驟（每次加入5mL濃HNOJ,直到樣品不再產(chǎn)生棕色的煙，表明樣品已完全同HNOs反應(yīng)利用蒸汽回收系統(tǒng)，加熱樣品至955C,并于此溫度下不沸騰蒸館10分鐘.2.1待7.2節(jié)的步驟完成后，使樣品冷卻，加入2mL水和3mL30%的比（）2將容器蓋上觀

10、察玻璃或蒸汽回收裝置。將蓋好的容器重新放到熱源上，加熱讓它與過氧化氫反應(yīng)。此步驟須注意，不要讓樣品由于大量的氣泡冒出造成樣品的損失加熱直到不再有大量氣泡產(chǎn)生，然后將容器冷卻.備注：另外,對(duì)于直接能量連接裝置:待7.2節(jié)“備注”中的步驟完成之后，讓樣品冷卻5分鐘，緩慢加入10mL30%的比02。此步驟須注意，不要讓樣品由于大量的氣泡冒出造成樣品的損失進(jìn)行第7.2.3節(jié).2.2繼續(xù)加入30%的雙氧水,每次為ImL,同時(shí)加熱，直到樣品中只有細(xì)微氣泡或大致外觀不發(fā)生變化。備注:加入的出02總體積不超過10譏。2.3將樣品蓋上凸觀察玻璃或蒸汽回收裝置，繼續(xù)加熱，直到溶液體積減小至大約5mL,或在955下

11、不沸騰蒸錮2小時(shí)。樣品溶液須始終覆蓋容器的底部.備注:另外，對(duì)于直接能量連接裝置：將此酸和過氧化氫的溶解物在6分鐘內(nèi)加熱到955C,并保持此溫度不沸騰10分鐘。7.2.4冷卻之后，用水稀釋到1OOmL.溶液中的固體微粒應(yīng)通過過濾，離心分離，或靜置等方式除去。現(xiàn)在可以使用GFAA或ICP-MS來分析了。7.2.4.1過濾一使用沃特曼#41濾紙（或同級(jí)濾紙）過濾。7.2.4.2離心分離在2,000-3,000rpm的轉(zhuǎn)速下離心分離10分鐘，通常能夠使上層溶液澄清。7.2.4.3稀釋后的溶液中含有大約5%（體積含量）的HNO3。分析時(shí)，取合適體積的試樣，加入所需的試劑或基體改性劑。73對(duì)于使用FLA

12、A或ICP-AES分析的樣品，向7.2.3節(jié)的樣品溶解物中加入10mL濃HC1,蓋上觀察玻璃或蒸汽回收裝置。將樣品置于熱源上或熱源中，于95土5下蒸館15分鐘。備注:另外，對(duì)于直接能源連接裝置，如微波爐，對(duì)于使用FLAA和ICP-AES分析樣品，向7.2.3的樣品溶液中加入5mLHCl和10mL的水，加熱樣品至95土5C,并在此溫度下不沸騰蒸館5分鐘。74讓溶解物質(zhì)通過沃特曼糾1濾紙（或同級(jí)濾紙）過濾，收集濾液至100mL的容量瓶中。定容，使用FLAA或ICP-AES分析。備注:當(dāng)有必要時(shí)，第75節(jié)可用來提高鐐，領(lǐng)，鉛，和銀的溶解度及回收率。這些步驟僅供選擇，日常的前置處理不會(huì)用到它。7.5加

13、入2.5mL濃HNOs和10mL濃HC1至l-2g（濕重）或lg（干重）樣品中，蓋上觀察玻璃或蒸汽回收裝置，將樣品置于熱源上或熱源中，蒸館15分鐘。751將溶解物通過沃特曼#41濾紙（或同級(jí)濾紙）過濾，收集濾液至100mL的容量瓶中。先用不超過5mL熱的（95C）HC1沖洗漏斗中的濾紙，接著用20mL熱的（95C）試劑水沖洗。將洗液收集至同一容量瓶中。7.5.2從漏斗中取出濾紙和殘?jiān)?，放回到容器中。加?mL濃硝酸，將容器放回到熱源上，加熱至955C直到濾紙被消解。將殘?jiān)俅芜^濾，并將濾液收集至同一lOOmL的容量瓶中。讓濾液冷卻，然后稀釋至體積。備注:在冷卻初級(jí)和/或次級(jí)濾液時(shí)，溶解度受溫度

14、影響很大的高濃度金屬鹽可能會(huì)形成沉淀。如果冷卻時(shí)容量瓶?jī)?nèi)有沉淀生成，不要將溶液稀釋至體積。7.5.3如果容量瓶底部有沉淀生成，加入濃HC1使沉淀溶解，HC1的體積最大不超過10mL。沉淀溶解之后，用試劑水將溶液稀釋至體積。通過FLAA或ICP-AES分析溶液。76計(jì)算7.6.1測(cè)試到的濃度會(huì)以樣品的實(shí)際重量為基礎(chǔ)進(jìn)行報(bào)告，如果需要分析干重，則必須提供樣品中的固體百分率。7.6.2如果需要固體百分率，應(yīng)取相同樣品中另一份均質(zhì)的試樣測(cè)試固體百分含量。&0品質(zhì)控制8.1應(yīng)當(dāng)遵循第一章中所述的所有品質(zhì)控制措施。82對(duì)于每批處理的樣品，方法空白應(yīng)按照第一章的頻率，經(jīng)過整個(gè)樣品的前置處理和分析過程。這些空

15、白溶液有助于確定樣品是否被污染。分析方法空白時(shí)請(qǐng)參照第一章中相關(guān)的原理。83分析一種新的樣品基體時(shí)，應(yīng)以同樣的程序處理摻料備份樣品。摻料備份樣品用來測(cè)試精確度和偏差。測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)決定它的頻率，建議為5%（每批一個(gè)）,或分析一種新的樣品基體，建議比例為5%。分析摻料備份樣品時(shí)，請(qǐng)參考第一章中相關(guān)的原理。8.4以下是FLAA和ICP-AES選擇性消解程序的限度。分析者可能注意到銀，鉛,磚的上線性范圍超過了另一些樣品。如果此范圍可能被超過的話，或樣品的分析結(jié)果超過此上限，那么整個(gè)程序應(yīng)取更少量的樣品，并重新分析確定線性范圍是否會(huì)被超過。2g樣品的大致線性上限范圍為：Ag2,000mg/kgMo1

16、,000,000mg/kgAs1,000,000mg/kgNi1,000,000mg/kgBa2,500mg/kgPb200,000mg/kgBe1,000,000mg/kgSb200,000mg/kgCd1,000,000mg/kgSe1,000,000mg/kgCo1,000,000mg/kgT11,000,000mg/kgCr1,000,000mg/kgV1,000,000mg/kgCu1,000,000mg/kgZn1,000,000mg/kg備注:這些范圍會(huì)隨樣品基體、分子形態(tài)和大小變化。9.0方法性能9.1表2中給出單個(gè)實(shí)驗(yàn)室分析三個(gè)基體的回收率數(shù)據(jù)，在利用FLAA和ICP-AES

17、分析之前，利用了樣品下面列出的方法進(jìn)行消解。摻料樣品分析了兩份。表3到表5給出分析NIST標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的結(jié)果,對(duì)這些物質(zhì)同時(shí)使用了大氣壓微波消解技術(shù)和加熱板消解程序。100參考文獻(xiàn)Rohrbough,W.G.;etal著試劑化學(xué)，美國化學(xué)協(xié)會(huì)規(guī)范，第七版;美國化學(xué)協(xié)會(huì)，華盛頓特區(qū),1986年.ASTM標(biāo)準(zhǔn)1985年年鑒第1101期“試劑水的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”；美國材料與測(cè)試協(xié)會(huì);費(fèi)城，賓州,1985年；D1193-77.Edgell,K著美國環(huán)境保護(hù)署方法研究第37期-SW846方法3050沉積物.淤泥和土壤的酸消解環(huán)境保護(hù)署合約號(hào)68-03-3254,1988年11月.Kimbrough,DavidE，

18、及Wakakuwa,JaniceR沉積物、淤泥、土壤和固體廢棄物的酸消解，環(huán)境保護(hù)署SW846方法3050的一種建議替代方法，環(huán)境科學(xué)與科技,第23期898頁,1989年7月.Kimbrough,DavidE.,及Wakakuka,JaniceR.實(shí)驗(yàn)室間研究報(bào)告：比較環(huán)境保護(hù)署SW846方法3050與加州健康服務(wù)部的一種替代方法。第五屆廢棄物測(cè)試和品質(zhì)保證年度研討會(huì)第1期,1989年7月重印在固體廢棄物測(cè)驗(yàn)試和品質(zhì)保證第3期中，ASTMSTP1075,第231頁,C.E.Tatsch,Ed.,美國材料與測(cè)試協(xié)會(huì)，費(fèi)城，1991年.Kimbrough,DavidE.,及Wakakuka,Jan

19、iceR.幾種消解程序的線性范圍研究,環(huán)境科學(xué)與科技第26期173頁,1992年1月，“第六屆廢棄物測(cè)試與品質(zhì)保證年度研討會(huì)直觀”1990年1月.Kimbrough,DavidE.,及Wakakuka,JaniceR幾種消解程序的線性范圍研究,第六屆廢棄物測(cè)試與品質(zhì)保證年度研討會(huì)，重印在固體廢棄物與品質(zhì)保證第4期中，ASTMSTP1076,Ed.,美國材料與測(cè)試協(xié)會(huì)，費(fèi)城,1992年.NIST公布可濾取的濃度，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)2709,2710,2711分析附錄-1993年8月23日.9.Kingston,H.M.Haswell,S.J.ed.,4*111【波促進(jìn)了化學(xué)的發(fā)展，專業(yè)參考書系列,美國化學(xué)

20、協(xié)會(huì)，華盛頓特區(qū)，第三章,1997年.表1方法3050A與3050晰準(zhǔn)物質(zhì)回收率(%)對(duì)比分析物方法3050方法3050Bw/選擇方浚AgAsBaBeCdCoCrCuMoNiPbSbSeT1VZn9.598861021031021019999105948794969297958788949196969310395a表中的值為回收百分率。樣品：4mL100mg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；n=3o分析物樣品4435樣品4766樣品HJ平馳3050A3050B3050A3050B3050A3050B3050A3050BAg9.8103158956932795As7010280958310277100Ba85947895bb8194Be941021089899949997Cd9288919595979394Co9094879589938994Cr9095899472