專利名稱：酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法。
背景技術(shù)：
元素分析是在化學(xué)分析中的重要部分，許多微量或痕量的金屬元素(如銅、錳、鋅、鐵、鉛、鎘、鉻等)是農(nóng)產(chǎn)品、食品、藥品、飼料等產(chǎn)品質(zhì)量的重要分析技術(shù)指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)過程中，絕大多數(shù)樣品需要用硝酸、高氯酸、過氧化氫等試劑來消化分解，將固態(tài)樣品變?yōu)橐簯B(tài)的樣品溶液，方可進(jìn)行下一步的儀器測(cè)定，樣品消解效果的好壞直接影響分析結(jié)果的精確度和準(zhǔn)確度。由于樣品中金屬元素的含量較低，而環(huán)境中金屬元素?zé)o處不在，分析過程中消解樣品很容易受到環(huán)境的粉塵污染而影響分析結(jié)果準(zhǔn)確性，因此樣品消解是元素分析的關(guān)鍵技術(shù)。目前實(shí)驗(yàn)室所使用的樣品消解方法有干灰化法、濕消解法、微波消解法和高壓罐消解法等。這些消解法分別存在如下的弊端:(1)干灰化法。使用此法時(shí)，如果設(shè)定馬弗爐的溫度較高(> 500°c)則可造成某些低溫元素?fù)]發(fā)損失(如鎘、鉀、汞等元素)，如果設(shè)定馬弗爐的溫度較低，則有機(jī)物難于灰化完全，不論元素?fù)]發(fā)損失還是樣品灰化不徹底都可直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，樣品灰化時(shí)間較長(zhǎng)(8小時(shí)以上)、過程繁瑣(須經(jīng)過轉(zhuǎn)移-酸溶灰分-趕酸-玻棒轉(zhuǎn)移定容等步驟)、樣品容易被環(huán)境粉塵污染等等都是干灰化法的缺點(diǎn)。(2)濕消解法。通常將樣品稱于小燒杯中，加入一定量的酸后蓋上表面皿，置于電熱板上消化分解樣品。在消解過程中，由于表面皿蓋子不能密封，有時(shí)在樣品尚未消解完全之前硝酸即被蒸干而影響樣品消解效果，進(jìn)而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，而反復(fù)加酸消解，增加了樣品被污染的機(jī)會(huì)影響分析結(jié)果的精密度。如果酸未被蒸干，樣品消解完全后(樣品溶液清亮透明)又需要蒸發(fā)趕酸(儀器測(cè)定的基本要求)，蒸發(fā)時(shí)如果不打開表面皿蓋子，則趕酸的時(shí)間較長(zhǎng)(>24小時(shí))，如果打開表面皿蓋子，趕酸的時(shí)間雖然縮短，但樣品被曝露在空氣當(dāng)中，容易被環(huán)境中的粉塵所污 染，并且整個(gè)過程產(chǎn)生的大量酸揮發(fā)物質(zhì)被排到空氣當(dāng)中，污染了環(huán)境空氣。(3)微波消解法和高壓罐消解法。兩種方法雖然使用了消解儀器，但其趕酸的步驟方法和濕消解法是一致的，同樣具有上述濕消解法趕酸的弊端，而且在將微波消解管或高壓消解管中的樣品溶液轉(zhuǎn)移到小燒杯蒸發(fā)趕酸過程中，手工操作增加了樣品被污染的機(jī)會(huì)。綜上所述，目前實(shí)驗(yàn)室元素分析的樣品消解方法存在諸多實(shí)際弊端，研究建立新的樣品消解方法具有現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:提供酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法，其中，包括以下幾個(gè)步驟:( I)采用三角瓶、試管或其它具有磨口的耐熱器皿為消化容器，在消化容器的磨口蓋上嵌入一段垂直出氣管，出氣管的一端與消化容器相通，另一端伸入到冷凝室中，構(gòu)成了酸回流積液消化系統(tǒng)裝置；(2)稱取0.2g 5.0g的固體樣品于消化容器中，加入2.0ml 21.0ml氧化物質(zhì)，成為待消解樣品；(3)將裝有待消解樣品的酸回流積液消化系統(tǒng)裝置放到電熱板上消解，先設(shè)置低溫消化，低溫溫度為100°c 180°c，加熱消解樣品，直至固體樣品消解完全，樣品溶液清亮透明；(4)待樣品消解完全后，接著升高電熱板溫度進(jìn)行蒸發(fā)趕酸處理，高溫溫度為200°C 350°C，直至消化容器的底部剩余0.2ml 0.5ml的酸為止；(5)取下消化容器，加入少量的去離子水或超純水溶解鹽分，轉(zhuǎn)移并定容到容量瓶中，成為待測(cè)溶液；而冷凝室內(nèi)收集到的酸液則可用作洗液或重蒸利用。所述氧化物質(zhì)為硝酸或硝酸和過氧化氫或硝酸和高氯酸。所述固體樣品為農(nóng)廣品、食品、藥品或詞料等。所述冷凝室為單一個(gè)容器或多個(gè)消化容器共用的箱體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面:(I)建立了一種從樣品消解到蒸發(fā)趕酸的全程封閉式消解方法，方法避免了消化樣品和環(huán)境空氣的直接接觸，避免了環(huán)境粉塵對(duì)消化容器內(nèi)樣品的污染，大大提高分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。

(2)本方法采用酸回流消解方式，減少了酸用量，降低空白值，實(shí)現(xiàn)了用較少的酸消化較大量樣品的目標(biāo)。(3)通過玻璃容器溫差的冷凝作用，可積液回收一定量的酸(約40%_80%)，減少酸揮發(fā)物質(zhì)對(duì)空氣的排放，起到了節(jié)能環(huán)保的效果。(4)大大縮短趕酸時(shí)間，在封閉的狀態(tài)下，將傳統(tǒng)24小時(shí)以上的趕酸時(shí)間縮短為20分鐘左右完成，大大提高了工作效率。(5)實(shí)驗(yàn)過程避免了反復(fù)加酸，減少了工作強(qiáng)度，減少樣品被污染的機(jī)會(huì)，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精密度。(6)用本法消解樣品，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
具體實(shí)施例方式原理在稱取的樣品中加入硝酸、過氧化氫和高氯酸等氧化物質(zhì)，可使樣品中的有機(jī)物消化分解，固態(tài)樣品變成溶液，制成待測(cè)樣品溶液。采用三角瓶、試管或其它具有磨口的耐熱器皿為消化容器，在消化容器的磨口蓋上嵌入一段垂直出氣管，出氣管的一端與消化容器想通，另一端深入到一個(gè)冷凝室(緩沖空間)當(dāng)中，構(gòu)成了酸回流積液的樣品消化系統(tǒng)。選擇用電熱板消解樣品，將配套有酸回流積液裝置的消化容器或消化儀放到電熱板上，先設(shè)置低溫消化，在溫度的作用下，大量的硝酸與樣品反應(yīng)，消化分解樣品，而另一部分硝酸則被氣化揮發(fā)，酸氣通過出氣管時(shí)，由于出氣管上下溫差的冷凝作用，酸液又回滴到消化容器當(dāng)中繼續(xù)分解樣品，如此反復(fù)，直至樣品消解完全為止(樣品溶液清亮透明)，減少了硝酸的損失，硝酸不容易被蒸干，提高硝酸的利用率，減少了硝酸的用量。待樣品消解完全后，接著升高電熱板溫度，在高溫的作用下，大部分硝酸揮發(fā)，此時(shí)酸氣通過出氣管時(shí)由于溫度較高而不能冷凝成酸液，酸氣繼續(xù)進(jìn)入到了冷凝室，在溫差的作用下大部分被冷凝收集，小部分未被冷凝的酸氣由出氣口排出。消化容器內(nèi)剩余少許酸的樣品溶液，經(jīng)轉(zhuǎn)移、定容后成為待測(cè)樣品溶液。實(shí)施例1稱取一定量(0.2克 5.0克)的農(nóng)產(chǎn)品固體樣品于消化容器中，加入2.0mL 20.0HlL硝酸，蓋上附有出氣管和冷凝室的磨口蓋子；將消化容器放到電熱板上，打開電源開關(guān)，設(shè)定消化溫度為100°c 180°C (視樣品類型而定)，加熱消解樣品，直至樣品消解完全(樣品溶液清亮透明)。接著升高電熱板溫度為200°C 350°C (視加酸量而定)，進(jìn)行蒸發(fā)趕酸處理，直至消化容器的底部剩余少許的酸(約0.5mL)為止。取下消化容器，加入少量的去離子水或超純水溶解鹽分，轉(zhuǎn)移并定容到容量瓶中，成為待測(cè)溶液。而冷凝室內(nèi)收集到的酸液則可用作洗液或重蒸利用。實(shí)施例2稱取4克的農(nóng)產(chǎn)品固體樣品于消化容器中，加入15 mL硝酸溶液和加入0.5 mL的過氧化氫溶液，蓋上附有出氣管和冷凝室的磨口蓋子；將消化容器放到電熱板上，打開電源開關(guān)，設(shè)定消化溫度為120°C，加熱消解樣品，直至樣品消解完全(樣品溶液清亮透明)。接著升高電熱板溫度為250°C，進(jìn)行蒸發(fā)趕酸處理，直至消化容器的底部剩余少許的酸(約0.3mL)為止。取下消化容器，加入少量的去離子水或超純水溶解鹽分，轉(zhuǎn)移并定容到容量瓶中，成為待測(cè)溶液。而冷凝室內(nèi)收集到的酸液則可用作洗液或重蒸利用。實(shí)施例3稱取5.0克的食品固體樣品于消化容器中，加入20.0 mL硝酸和加入0.6mL的過氧化氫，蓋上附有出氣管和冷凝室的磨口蓋子；將消化容器放到電熱板上，打開電源開關(guān)，設(shè)定消化溫度為150°C，加熱消解樣品，直至樣品消解完全(樣品溶液清亮透明)。接著升高電熱板溫度為300°C，進(jìn)行蒸發(fā)趕酸處理，直至消化容器的底部剩余少許的酸(約0.3mL)為止。取下消化容器，加入少量的去離子水或超純水溶解鹽分，轉(zhuǎn)移并定容到容量瓶中，成為待測(cè)溶液。而冷凝室內(nèi)收集到的酸液則可用作洗液或重蒸利用。實(shí)施例4稱取一定量(0.2克 5.0克)的飼料固體樣品于消化容器中，加入2.0mL 20.0mL硝酸溶液，和加入0.5 mL 1.0 mL的高氯酸溶液，蓋上附有出氣管和冷凝室的磨口蓋子；將消化容器放到電熱板上，打開電源開關(guān)，設(shè)定消化溫度為100°C 180°C，加熱消解樣品，直至樣品消解完全(樣品溶液清亮透明)。接著升高電熱板溫度為200°C 350°C，進(jìn)行蒸發(fā)趕酸處理，直至消化容器的底部剩余少許的酸(約0.2 0.5mL)為止。取下消化容器，加入少量的去離子水或超純水溶解鹽分，轉(zhuǎn)移并定容到容量瓶中，成為待測(cè)溶液。而冷凝室內(nèi)收集到的酸液則可用作洗液或重蒸利用。1、試驗(yàn)結(jié)果與分析1.1不同消解方法測(cè)定的空白值和精密度對(duì)比試驗(yàn)空白值是分析方法的重要技術(shù)控制指標(biāo)，隨同樣品同步實(shí)驗(yàn)，可直接反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程樣品被污染的程度和用于校正殘留酸等影響因子引起的誤差，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。分別采用干灰化 法、濕消解法、微波消解法、高壓罐消解法和本發(fā)明的消解方法做空白值試驗(yàn)，加入相同量的酸(5 mL硝酸和0.5 mL過氧化氫)，各設(shè)12次重復(fù)，分別按各自的消解方法消解定容后，用相同一臺(tái)石墨爐原子吸收分光光度計(jì)分別測(cè)定鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉻(Cr)元素的空白值，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。結(jié)果表明(見表I):本發(fā)明方法測(cè)定的空白值最低，試驗(yàn)精密度(RSD)明顯優(yōu)于其它的消解方法。表I不同消解方法測(cè)定的空白值試驗(yàn)結(jié)果/ug.L-權(quán)利要求
1.酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟: (1)采用三角瓶、試管或其它具有磨口的耐熱器皿為消化容器，在消化容器的磨口蓋上嵌入一段垂直出氣管，出氣管的一端與消化容器相通，另一端伸入到冷凝室中，構(gòu)成了酸回流積液消化系統(tǒng)裝置； (2)稱取0.2g 5.0g的固體樣品于消化容器中，加入2.0ml 21.0ml氧化物質(zhì),成為待消解樣品； (3)將裝有待消解樣品的酸回流積液消化系統(tǒng)裝置放到電熱板上消解，先設(shè)置低溫消化，低溫溫度為100°C 180°C，加熱消解樣品，直至固體樣品消解完全，樣品溶液清亮透明； (4)待樣品消解完全后，接著升高電熱板溫度進(jìn)行蒸發(fā)趕酸處理，高溫溫度為200°C 350°C，直至消化容器的底部剩余0.2ml 0.5ml的酸為止； (5)取下消化容器，加入少量的去離子水或超純水溶解鹽分，轉(zhuǎn)移并定容到容量瓶中，成為待測(cè)溶液；而冷凝室內(nèi)收集到的酸液則可用作洗液或重蒸利用。
2.如權(quán)利要求1所述的酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法，其特征在于:所述氧化物質(zhì)為硝酸或硝酸和過氧化氫或硝酸和高氯酸。
3.如權(quán)利要求1所述的酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法，其特征在于:所述固體樣品為農(nóng)產(chǎn)品、食品、藥品或飼料。
4.如權(quán)利要求1所述的酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法，其特征在于:所述冷凝室為 單一個(gè)容器或多個(gè)消化容器共用的箱體。
全文摘要
本發(fā)明公開了酸回流積液式環(huán)保高效元素分析樣品消解方法，包括(1)制備配套有酸回流積液裝置的消化容器；(2)稱取0.2g～5.0g的固體樣品于消化容器中，加入2.0ml～21.0ml氧化物質(zhì)，制成待測(cè)樣品溶液；(3)將裝有待測(cè)樣品溶液的配套有酸回流積液裝置的消化容器放到電熱板上消解；(4)待樣品消解完全后，接著升高電熱板溫度進(jìn)行蒸發(fā)趕酸處理；(5)取下消化容器，加入少量的去離子水或超純水溶解鹽分，轉(zhuǎn)移并定容到容量瓶中，成為待測(cè)溶液。本法從樣品消解到蒸發(fā)趕酸的全程封閉式消解方法，方法避免了消化樣品和環(huán)境空氣的直接接觸，避免了環(huán)境粉塵對(duì)消化容器內(nèi)樣品的污染，大大提高分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01N1/44GK103245553SQ201310196980
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月24日
發(fā)明者周聰, 趙敏 申請(qǐng)人:中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心