搜索
方法3052硅酸和有机基体的微波辅助酸消解翻译：刘金云E-mail：piery2006@163.com1.0范围及应用1.1本方法适用于微波辅助加酸消解硅酸基体、有机机体和其它复杂基体.如果需要完全消解分析(与目标分析物目录有关),则可以消解灰烬、生物组织、油、被油污染的土壤、沉积物、淤泥和土壤基体.本方法适用以下元素:铝(Al)镉(Cd)铁(Fe)钼(Mo)钠(Na)锑(Sb)钙(Ca)铅(Pb)镍(Ni)锶(Sr)砷(As)铬(Cr)镁(Mg)钾(K)铊(Tl)硼(B)钴(Co)锰(Mn)硒(Se)钒(V)钡(Ba)铜(Cu)汞(Hg)银(Ag)锌(Zn)铍(Be)其它的元素和基体也可以通过此方法分析,只要在目标基体中处于目标浓度范围内(见第8.0节)的目标分析物的性能已得到证明.备注:这种技术不适用那些需要制备沥取液的管理规范(例如:方法3050,方法3051,方法1311,方法1312,方法1310,方法1320,方法1330,方法3031,方法3040).本方法适合那些要求完全消解作为研究目的之应用(如:地质研究,质量守衡,分析标准物质)或是应付那些要求完全消解样品的规范.1.2在签订分析协议之前，本方法提供一种快速、多元的微波辅助酸消解方法,以便对发生的地点或材料作出判断.消解溶液及本方法产生的替代程序适合于用火焰原子吸收光谱法(FLAA)、冷蒸汽原子吸收光谱法(CVAA)、石墨炉原子吸收光谱法(GFAA)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法和其它适用的元素分析技术来分析.由于微波技术的迅速发展,当使用方法3052进行分析时,请参考生产商有关他们的微波消解系统使用说明书和本手册中的《不承诺宣言》作为指导.1.3本方法的目的是通过合理地选择混合酸达到样品完全消解，这对于大多数基体是可以达到的（见第3.2节).选择那些能够为目标分析物提供最高的回收率的试剂,这是最佳的方法条件.2.0方法概述2.1将不超过0.5g有代表性的样品放入9mL浓硝酸和3mL氢氟酸（通常是）中消解15分钟,使用合适的实验室微波系统加热.本方法另外有几种供选择的酸和试剂组合,包括盐酸与双氧水.本方法的前提条件是样品最大的量不能超过1.0g.样品和酸被放入到惰性塑胶制成的微波消解罐中，罐被密封并放入微波系统中加热.为了产生特殊的反应,温度曲线已经被规定,这包括在大约不到5.5分钟的时间内达到180±5℃,并保持180±5℃9.5分钟使反应完成(参考1,2,3,4).冷却之后,罐内的物质可以过滤、离心分离,或在静置之后将溶液倒出,然后稀释至体积,最后用SW-846中合适的方法分析.3.0干扰3.1气态的消解反应产物，反应非常活泼或不稳定的材料加热时会产生高压并可能引起罐的泄漏,潜在地使样品和分析物损失掉.如果样品量大于0.25g，无论是碳酸盐还是碳基样品的完全消解都可能会产生足够的压强使罐泄漏.针对反应非常活泼的材料本方法会有一些变化,这在第7.3.4和7.3.6.1节有作专门说明.3.2通过合理地选择混合酸,大多数的样品会被本方法完全消解.少数难熔的样品基体化合物,如TiO2,氧化铝和其它的氧化物可能不能够被完全消解,在一些情况下,还会隔离目标分析物元素.3.3几种消解试剂的使用,无论是完全消解基体还是稳定某些元素所必要的,都可能会限制某些分析方法的使用.众所周知，盐酸会对一些仪器分析方法产生干扰,例如：火焰原子吸收法(FLAA)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES).盐酸的存在也可能给石墨炉原子吸收法(GFAA)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)带来因难.由于氢氟酸能够溶解硅酸盐,所以需要除去过量的氢氟酸,或在仪器分析过程中使用特殊的非玻璃元件.方法3052使分析者能够选择其它的消解试剂,但也可能会对仪器分析产生问题,使用标准物质的基体匹配来解释粘性和化学差异成为必要.4.0设备和材料4.1微波仪器要求.4.1.1温度性能要求微波消解系统感应温度的能够达到±2.5℃,并在感应后的2秒钟之内自动调节微波场的输出功率.温度感应器能准确到±2℃(包括最终反应温度180℃).温度的反馈控制为本方法提供了主要的控制性能机制.由于达到完全分析时所使用的试剂灵活性,温度反馈控制是再现微波加热所必要的.另外,在一种混合试剂、加入试剂的量和消解罐型号相同的情况下,可用类似以前的微波方法(见方法3051)建立一个校正控制机制.通过校正微波的功率、罐的容量和热量流失,可以再现第7.3.6节所述的反应温度曲线.校正参数根据所使用罐的数量和型号、微波系统和混合试剂的种类而不同.因此,本方法中没有提供专门的校正参数.对每套仪器和混合试剂,这些参数可以通过温控设备来建立.这些参数在没有条件改变的情况才可以使用,这在之前的其它方法如3051或3015中已作说明.在这种情况下,微波系统提供可编程的功率,设定的功率与所要求的功率相差不会超过12W.常见的微波系统提供的功率为600-1200W(参考1,2,5).校正控制使没有温度监控或没有反馈控制的旧的实验室微波系统能够被兼容,但对于一些重复分析所花费的微波系统成本要低.可能不能够兼容旧的低压消解罐.4.1.2温度测量系统应定期在高温下校正.将硅酸油(一种高温的油)倒入烧杯充分搅拌使油中温度相同.将微波系统的温度感应器和一个校正过的外部温度感应器放入烧杯中,加热使烧杯温度稳定到180±5℃,使用两种感应器测量温度.如果两个测量值相差超过1-2℃,则需要校正微波的温度测量系统.参考微波生产商说明书中相关的温度感应器校正程序.注意:要求使用有温度反馈控制的微波仪器,用来控制不熟悉的反应或未知样品所使用的未测试过的混合试剂.这些测试可能需要另外的消解罐要求,例如,能承受更高的压强.4.1.3微波仪器的炉腔是耐腐蚀的且通风良好.为民操作安全,所有的电子元件都受到保护不会被腐蚀.注意:在各个实验室使用的微波仪器当中,不同制造商和不同型号的微波安全和操作说明书是不同的.列出这些相关的建议不在本方法的范围内,这要求分析者参考相关的仪器手册,向生产商咨询,或查阅安全操作微波仪器及消解罐方面的文献.4.1.4本方法最基本的要求是微波能够透过的、耐试剂的惰性塑胶材料(如PFA或TFM等合适的惰性塑胶)制成的罐,用来盛装酸和样品.耐高压的罐可能含有不同的、微波可以透过的材料层,以达到坚固、耐用和安全.罐的容积至少为45mL,能承受的压强至少为30atm(30bar或435psi),并具有能控制的减压装置.这些要求是为了提供合适的、安全和耐用的反应罐.反应罐有许多供应商和各种设计.注意:罐的外层一般不如衬垫的材料那样耐酸或耐试剂,为了保持所需的性能和安全,一定不能受到化学降解或物理破坏.为了保证使用安全,需要经常地检查罐的材料.注意:第二个安全问题与使用没有减压装置的密闭罐有关.温度是控制着反应的一个重要变量.压强是维持高温必要的条件,但是必须安全地控制.然而,在一定的压强下,许多由某种惰性塑料制成的消解罐在仪器内会裂开,破裂或爆炸.只有具有减压装置的合适的惰性塑料(比如说PFA,TFM和其它惰性材料)制成的或具有合适的惰性塑胶衬垫和减压装置的罐才是可以接受的.因此,建议在使用本方法进行微波辅助酸消解时,不要使用室内的(厨房用)微波炉和使用没有减压装置的不合适密闭罐.为了防止安全事故,要求使用实验室级别的微波仪器.有关更多的细节,请查阅《参考3》和《参考6》.4.1.5使用旋转的转盘是为了保证在消解系统中（参考1）微波辐射的均匀分布,转速至少达到3rpm.注意:本方法中,实验室不要使用室内的(厨房用)微波炉.有几个重大的安全问题.首先,当使用像硝酸一样的酸来进行样品消解时,无论是在敞开或密闭的罐中,存在可能会使酸蒸汽挥发出去腐蚀安全装置,阻止炉门被打开时微波磁电管自动断电.结果会使操作者暴露于微波能源之中.使用隔离和耐腐蚀的安全装置阻止了这种危险的发生.4.2体积测量器皿,容量瓶,量筒,容积为50mL和100mL,或同级品.4.3滤纸,定性的同级品.4.4漏斗,材料为聚丙烯或聚乙烯,或同级品.4.5分析天平,具有合适量程,称量样品时达到±0.0001g或合适的精度.此外,对开某些型号的罐,可以用合适精度的天平在微波处理前后称量装有样品和试剂的消解罐来评估气密性.5.0试剂5.1所有的试剂都必须达到合适的纯度或高纯度(以酸为例,应可能地进行亚次沸腾蒸馏)来减小由于元素污染造成的空白浓度.所有本方法中提到的水均为试剂水(参考7).其它等级的试剂也可以使用,只要是初次被探明试剂的纯度足够高,使用时不会降低测试的准确度.如果试剂的纯度可疑,应对试剂进行分析测定杂质的浓度.能够使用试剂空白浓度必须小于检测限.6.0样品的收集,储存和处理6.1所有的样品必须使用一种抽样计划收集,此计划需考虑到本手册第九章讨论的因素.6.2所有盛装样品的容器必须使用清洁剂,酸和水预先清洗干净.塑料和玻璃容器均可.更多的信息,请参考本手册第三章3.1.3节.6.3有关合适的放置时间和储存条件请参照第三章.7.0程序7.1对密闭的消解罐的温度控制为本方法提供主要的反馈控制性能机制.控制要求在整个消解过程中的一个或多个罐内有感应器.微波消解系统感应温度相差不超过±2.5℃,并在2秒钟之内调节微波输出功率.7.2所有的消解罐和体积测量器皿仔细地用酸清洗然后用试剂水冲洗,当在高浓度样品和低浓度样品之间转换时,所有的消解罐(仅为含氟的塑胶密封衬垫)应使用热的(大于80℃,小于沸点)的1:1盐酸浸泡至少2个小时,接着用热的1:1的硝酸(大于80℃,小于沸点)至少清洗两个小时,最后用试剂水清洗并在干净的环境中干燥.这种清洗程序当在使用未知的消解容器之前或怀疑仪器有交叉污染时都要使用.聚合物或玻璃器皿(不可同HF一起使用)和储存容器通过更多的且是此种塑料所适合的稀酸(大约10的体积比)浸泡,然后用试剂水冲洗,最后在清洁的环境中干燥.为了防止银离子的沉淀,确保罐中的盐酸已被冲洗干净.7.3样品消解7.3.1称量混合均匀的样品,准确至0.001g.将它加入到有减压装置的合适的罐中.对于土壤,灰烬,沉积物,淤泥和含硅废弃物,首次加入的量不超过0.5g.对油和被油污染的土壤,首次加入的量不可超过0.25g.7.3.2在通风橱中,将9±0.1mL浓硝酸和3±0.1mL浓HF加入到罐中.如果样品中二氧化硅的大致含量已知,氢氟酸的量由于化学计量的原因在0-5mL内变化,样品含有高浓度的二氧化硅(70%)需要高浓度的氢氟酸(3mLHF).含低浓度二氧化硅的样品(0%-10%)可能需要少量的HF(0-0.5mL).在表1,2,3,6中有举例说明.表7中列出了在分析几种基体时所使用酸消解试剂组合,为新的基体消解程序的形成提供了指导.7.3.3在消解之前与首次加入的酸一起加入的其它试剂可能引起样品有机成份更完全的氧化,这需要专门的消解化学要求,或是产生相关的元素稳定性和溶解度问题.加入2±2mL浓HCl至硝酸和盐酸的混合酸中,有助于稳定溶液中的Ag,Ba,和Sb及高浓度的Fe和Al.需要盐酸的量取决于基体和被分析物的浓度.然而,加入盐酸会限制技术或增加分析的难度.表4中有举例说明.加入少量或催化剂剂量的(比如0.1-2mL)的双氧水(30%)有助于有机物的完全氧化.加入水(二次去离子)0-5ml可以提高矿物质的溶解度，还可以防止由于放热反应引起的温度掺料.备注:本方法的化学支持性文件在《参考3》的第二章和第三章有提供.它为本方法中所使用的合适试剂,基体及分析物提供了文件和附加的指导.注意:在单个批次内，为了确保所有罐和监控条件下的反应一致，微波中只能放入一种混合酸且加入的量一致.这种限制是由于在同时被加热的一组罐中，目前用一只代表罐来监控和使用相同的微波场来再现这些反应条件的做法.注意:消解过程中,经常会产生氮的氧化物,氟化氢和氯气等有毒的气体(由于盐酸的加入).因此,所有需要打开微波罐的步骤都必须在合适的通风系统中进行.注意:分析者应该穿戴保护手