ICP样品前处理技术

11©2009PerkinElmer©2009PerkinElmer©2009PerkinElmer©2009PerkinElmerICP样品前处理技术SamplePreparationTechniquesforICP22PerkinElmerCONFIDENTIAL纲要一、样品前处理简述二、样品前处理方法三、器具的使用四、样品前处理实例33PerkinElmerCONFIDENTIAL样品是均匀的且具有代表性待测元素完全进入溶液处理过程中要避免样品损失不引入或尽量少引入其他元素避免污染，包括实验室环境、试剂、器皿和水考虑总固体溶解量及造成的雾化器堵塞和背景效应前处理方法要兼顾简单、快速和高效样品前处理基本要求44PerkinElmerCONFIDENTIAL样品前处理方法湿法消解熔融干法灰化高压消解微波消解55PerkinElmerCONFIDENTIAL湿法消解—酸溶法酸的种类HClHNO3HClO4HFH2SO4Aquaregia（王水）不同的样品使用不同的酸所用容器glass/pyrexteflonplatinum酸等级划分分析纯AR≥99.7%优级纯GR≥99.8%超纯UP级≥99.9%66PerkinElmerCONFIDENTIAL（1）设备简单易得；（2）投入费用较低；（3）技术上容易掌握；（4）可大批量操作。（1）速度慢，数十分钟至数天。（2）溶解能力差，不易消解完全。（3）消耗试剂多。（4）试剂空白高，易污染。（5）某些元素（如Hg、As、Se等）易挥发损失。（6）废气排放多，污染环境。湿法消解—酸溶法AdvantageDisadvantage77PerkinElmerCONFIDENTIAL无机酸及其物理特性88PerkinElmerCONFIDENTIAL常用无机酸盐酸（HCl）-盐酸是应用最多的酸，能溶解氧化还原电位比氢更负的金属如：Fe、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Zn、Sn、稀土等金属；-应估计到一些易挥发金属氯化物（As、Sb、Sn、Se、Te、Ge、Hg）潜在挥发损失。硝酸（HNO3）-是一种强酸，同时也是一种强氧化剂，能氧化分解大多数有机物，多数用盐酸溶解的金属也能用硝酸溶解；-通常用HNO3来分解各种金属、合金及消解有机物质（如生物样品），是一种强氧化剂，注意钝化问题，如铝、锡等金属。高氯酸（HClO4）-HClO4是已知的最强的无机酸之一，热的浓HClO4是强氧化剂，它将和有机化合物发生强烈（爆炸）反应；-与硝酸混合使用能消化单独用硝酸不能完全消化的有机试样；-经常使用HClO4来驱赶HCl、HNO3和HF；-在用HClO4分解样品中，可能会有10%左右的Cr以CrOCl3的形式挥发掉。99PerkinElmerCONFIDENTIAL常用无机酸氢氟酸（HF）-是唯一能分解以硅为基质的样品的无机酸，适合于各类地质样品、矿石、水系沉积物、土壤、石英岩等的消解；-不能用玻璃器皿，常用是聚四氟乙烯（PTFE）为材料的烧杯、坩埚等器皿王水（Aqua-regia）-HCl+HNO3（3+1）-王水通常用于分解金属、合金、硫化物及一些矿物（金、银、铂、钯）硫酸（H2SO4）及磷酸(H3PO4)-可消解多种矿石如铬铁矿、稀土矿等、合金（钨、钼等）；-硫酸和磷酸的杂质含量一般比盐酸和硝酸高，沸点也比较高，不容易蒸发除掉；-高粘度将对试液导入产生影响，不利于雾化；-一些无机盐如Ba、Sr、Pb、Ca等的溶解性很差1010PerkinElmerCONFIDENTIAL常用无机混酸王水-三份浓盐酸与一份浓硝酸的混合物称为王水。-王水中，硝酸将氯离子氧化为氯，氯是一种强氧化剂，新生的原子态氯的氧化能力更强。氧化过程的中间产物NOCl还有催化作用，氯离子是很多金属离子的络合剂，多种因素导致王水具有很强的分解能力。-能用盐酸和硝酸溶解的金属、矿物几乎都可以用王水溶解。Au、Pt、Pd、Os、Rh、Cr、Mo等不溶于单一酸的金属也可用以王水溶解。1111PerkinElmerCONFIDENTIAL常用无机混酸HCl/HNO3+H2O2-过氧化氢是一种强氧化剂，受热分解为氧和水。盐酸+过氧化氢是一种良好的溶剂。一些单独用盐酸不能溶解的金属，可用盐酸+过氧化氢分解。如锡青铜、铅锡焊料等。铜合金不溶于盐酸，用硝酸分解时锡会以偏锡酸形态析出沉淀，阻碍分解反应的继续进行。用盐酸+过氧化氢分解，速度很快，并能得到稳定的澄清溶液。贵金属铑也可以用盐酸+过氧化氢在密封容器内分解。-过氧化氢将Cl-离子氧化为Cl，原子氯与金属间的反应能力很强，氯离子的络合作用有助于分解反应顺利进行。2HCl+H2O=2H2O+Cl2-过氧化氢还是金属钨的有效溶剂。-硝酸+过氧化氢也是一种良好的溶剂，一些用硝酸溶解缓慢的试样，滴加少量过氧化氢能加速溶解。更多地用于消解有机试样。1212PerkinElmerCONFIDENTIAL常用无机混酸HNO3+HClO4-该氧化性混合酸是消解生物、食品和饮料等样品的有效手段之一。一般是将样品与HClO4共热至发烟，然后加入HNO3可使样品完全氧化。-是破坏有机物比较有效的方法，但要求严格操作，防止发生爆炸。H2SO4+H3PO4-两种酸的沸点都比较高，其中H2SO4氧化性较强，H3PO4能与一些金属离子如Fe3+等络合，故二者结合消解样品，有利于测定时消除Fe3+等离子的干扰。-热的浓H3PO4具有很强的分解能力，如难熔的镁铬铁矿、钛铁矿等多可被分解，需要注意的是，使用H3PO4时，若温度过高，时间过长，会脱水形成难溶的焦磷酸盐沉淀而影响测定。因此，H3PO4常与H2SO4等同时使用，即可提高反应温度，又可防止析出。HNO3+HCl+HClO4+HF-该混酸可用于消解一些复杂成分的环境地质类样品，如土壤和岩石。先利用HF将样品中的Si晶格溶解破坏，然后再利用HClO4+的高沸点将样品溶液温度提升，同时，通过HCl+HNO3的氧化溶解能力溶解样品里的多种元素，以便分析。-高氯酸和硫酸冒烟时温度度较高，会造成Hg、As、Se、Te、Ge、Re、Os和Ru等元素的挥发损失。1313PerkinElmerCONFIDENTIAL在马弗炉里灰化干法灰化分解灰化辅助剂Mg(NO3)2H2SO4HNO3有机样品plantmaterialResins树脂使用的容器-坩埚Ceramic陶瓷Platinum铂金灰化试剂等级AnalaR分析纯注意易挥发组份的损失1414PerkinElmerCONFIDENTIAL（1）设备简单易得；（2）投入费用较低；（3）技术上易掌握；（4）对含量较低的元素可以多称取样品；（5）消耗试剂少；（6）可大批量操作。（1）速度慢，需半天至一天；（2）耗电量多；（3）铂金坩埚提贵,而瓷坩埚不纯净,测定微量痕量元素时易污染；（4）不能用于测Hg、As、Se等易挥发元素；（5）某些待测元素易受损失,如Cd、Pb等（600℃）干法灰化分解AdvantageDisadvantage1515PerkinElmerCONFIDENTIAL碱融法熔剂Na2CO3sodiumcarbonateNa2B4O7sodiumtetraborateLiBO2lithiummetaborateNa2O2sodiumperoxide根据不同的试样而定地质/冶金样品使用的容器-坩埚PlatinumZirconium锆Nickel熔剂等级AnalaR高盐份1616PerkinElmerCONFIDENTIAL（1）.设备相对较简单。（2）.技术上易掌握。（3）.溶解能力强。（4）.可大批量操作。（1）速度慢，需数小时至数十余小时。（2）耗电多，工作强度大。（3）.耗试剂多，试剂空白高。（4）.引入大量盐类，使基体复杂化，特别不适于原子光谱分析。（5）.易污染微量和痕量元素。碱融法AdvantageDisadvantage1717PerkinElmerCONFIDENTIAL微波消解法湿法酸消化试样密封使用的容器-微波消解罐聚四氟乙烯石英消解罐方法highfrequencymicrowavestemperatures100-250OCincreasedpressure较宽范围的样品速度快无损失1818PerkinElmerCONFIDENTIAL高压微波消解在微波的辐射下，能量透过容器（PFA或TFM材料）使消解介质（液相，通常为无机酸的混合物）迅速加热，而且还能被样品分子所吸收，增加了其动能，产生内部加热，这种作用使固体物质的表层经过膨胀、扰动而破裂，从而使暴露的新表层再被酸浸蚀。这种效应产生的溶解效率远高于那些只靠酸加热的方法，且可避免使用碱熔样品的方法。1919PerkinElmerCONFIDENTIAL微波消解1.消解时间很短…以分钟计算而不是小时；2.不损失挥发元素…包括Hg，Se，As等；3.无酸雾…提高实验室的工作环境；4.无样品污染…无论从环境或其他方面来说；5.低空白…使用最少量的酸溶液,6-15mL；6.称样量小，一般为0.1-0.5g。高压微波消解的优点：并不仅仅是时间的减少2020PerkinElmerCONFIDENTIALWarning氧化试剂、易爆混合物炸药类、过氧化物甘油酯、甘油、苯酚，大多数有机溶剂金属和合金大片金属在微波场中引起火化粉末过细导致剧烈反应还原性条件下产生氢气易发生风险的试剂:HClO4,HF易燃试剂2121PerkinElmerCONFIDENTIAL**…akeycomponentforPerkinElmerInorganicsolutionsPerkinElmer新一代微波制样系统TitanMPSPerkinElmer自主研发皮实耐用•简单•安全•耗品便宜直接温度、压力控制，能更好的控制反应具有价格竞争优势2222PerkinElmerCONFIDENTIAL**complementingPerkinElmer’sAA,ICP-OESandICP-MSsolutions皮实耐用的微波消解系统具有PFA防腐涂层顶开式圆柱形炉腔简单直接温度、压力控制智能的消解罐设计集成式彩色触摸屏控制器安全第一的设计理念2323PerkinElmerCONFIDENTIAL**…easyaccess,durabilityandefficiency顶开盖炉体、PFA内衬消解罐每一个消解罐都可以独立操作转盘式固定罐体，操作更方便圆柱形炉体，最大化的利用微波消解转子可以快速更换2424PerkinElmerCONFIDENTIAL**…thatiseasytouse直接温度控制、直接压力控制光学传感器，无接触，无连接线DirectTemperatureControl(DTC)™•监控每一个消解罐•无与伦比的温度控制DirectPressureControl(DPC)™•检测参比罐压力•简单耐用测量原理：(DTC)™智能过滤红外信号，可以无干扰地测量样品温度(DPC)™参考光束穿过棱镜和玻璃环，通过波长的变化来测量玻璃环上的压力2525PerkinElmerCONFIDENTIAL25**优质的消解罐…75mL高压消解罐16位消解罐适用于绝大多数应用…fortherightapplication100mL超高压消解罐8位消解罐适用于超高压应用260°C工作温度260°C40Bar工作压力100Bar75mL消解罐体积100mLPTFE-TFM消解罐材质PTFE-TFM所有消解罐具有一年的质保2626PerkinElmerCONFIDENTIAL26**集成式彩色触摸屏控制器有保障的数据和方法存储内置30个预先设定的应用方法，用户还可自建超过150个应用方法齐全的远程控制…withaneasytouseinterface集成式彩色触摸屏控制器数据管理数据导出数据浏览显示当前数据方法管理建立方法选择方法显示当前的方法开始消解打开炉腔顶盖管理27