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【樣品前處理要求】
1.樣品是否要預處理,如何進行預處理,采樣何種方法,應根據(jù)樣品的性狀、檢驗的要求和所用分析儀器的性能第方面加以考慮。
2.應盡量不用或少使用預處理,以便減少操作步驟,加快分析速度,也可減少預處理過程中帶來的不利影響,如引入污染、待測物損失等。
3.分解法處理樣品時,分解必須*,不能造成被測組分的損失,待測組分的回收率應足夠高。
4.樣品不能被污染,不能引入待測組分和干擾測定的物質(zhì)。 5.試劑的消耗應盡可能少,方法簡便易行,速度快,對環(huán)境和人員污染少。
1 高溫灰化法
高溫灰化法是利用熱能分解有機試樣,使待測元素成可溶狀態(tài)的處理方法。其處理過程是準確是準確稱取0.5~1.0g(有些試樣要經(jīng)過預處理),置于適宜的器皿中,zui常用的是適宜的坩鍋,如鉑坩鍋、石英坩鍋、瓷坩鍋、熱解石墨坩鍋等,然后置于電爐進行低溫碳化,直至冒煙近盡。再放入馬弗爐中,由低溫升至375~600℃左右(視樣品而定),使試樣*灰化。試樣不同,灰化的溫度和時間也不相同,冷卻后,灰分用無機酸洗出,用去離子水稀釋定容后,即可進行待測元素原子吸收法測定。
灰化法是有機試樣zui常用的方法之一,其優(yōu)點:操作比較簡單,適宜于大量試樣的測定,處理過程中不需要加入其它試劑,可避免污染試樣,但灰化法也存在明顯的缺點:在灰化過程中,引起易揮發(fā)待測元素的揮發(fā)損失,待測元素沾壁及滯留在酸不溶性灰粒上的損失。汞和硒等易揮發(fā)元素,灰化處理中揮發(fā)損失嚴重,不易采用。As、B、Cd、Cr、Fe、Pb、P、V、Zn等元素在灰化過程中有一定程度的揮發(fā)損失。Cu、Ni等形成某些有機復合物,在溫度相對較低時,也會揮發(fā)。非金屬元素能形成多種多樣化合物,易于揮發(fā)。
應特別指出的是,為克服灰化法的不足,在灰化前加入適量的助灰化劑,可減少揮發(fā)損失和粘壁損失。常見的灰化劑有:MgO、Mg(NO3)2、HNO3、H2SO4等。其中HNO3起氧化作用,加速有機物的破壞,因而可適當降低灰化溫度,減少揮發(fā)損失。加入H2SO4能使揮發(fā)性較大的氯酸鹽轉化為揮發(fā)性較小的硫酸鹽,起到象基體改良劑的作用,硫酸可是使灰化溫度升高到980℃,鎘、鉛未發(fā)現(xiàn)明顯的損失。Mg(NO3)2有雙重作用,其分解為NO2和MgO,前者促進氧化,后者可稀釋灰分,減少灰分與坩鍋壁的總接觸面積,從而減少沾留。例如:As、Cu、Ag等在常規(guī)灰化時會有嚴重損失,如果加入Mg(NO3)2后,則能得到滿意的結果。
2 濕法消化法
濕法消化法亦稱濕灰化法,其實質(zhì)是用強氧化性酸或強氧化劑的氧化作用破壞有機試樣,使待測元素以可溶形式存在。其基本方法是:稱取預處理過的試樣于玻璃燒杯中(或石英燒杯、聚四氟乙烯燒杯),加入適量消化劑,通常應在100~200℃下加熱以促進消化,待消化液清亮后,蒸發(fā)剩余的少量液體,用純水洗出,定容后即可進行原子吸收法測定。
濕法消化法中zui常用的試劑是HNO3、HClO4、H2SO4等強氧化性酸,以及H2O2、KMnO4 等氧化性試劑。實際上多用以一定比例配制的混合酸。在消化過程中避免產(chǎn)生易揮發(fā)性的物質(zhì),避免有新的沉淀形成。例如,HNO3:HClO4:H2SO4=3:1:1的混合酸適于大多數(shù)的生物試樣的消化,但樣品含鈣高,則可不用H2SO4,以避免CaSO4沉淀形成。某些硫酸鹽(如Pb2+、Ag+、Ba2+)和氯酸鹽(Pb2+、Ag+如等)呈不溶性,因此測定這類樣品時不宜使用HClO4或H2SO4。其它氧化劑如H2O2、高錳酸鹽等也可用于消化試樣,鉬鹽則能作催化劑加速氧化反應。
濕法消化法處理試樣的優(yōu)點是:設備簡單、操作方便,待測元素的揮發(fā)性較灰化法小,因此是目前zui常用的處理方法。但是,濕法消化法并非沒有損失。例如:測定汞時,如果用開口燒瓶消化,則有很大損失,必須配以閉合回流冷凝裝置。在消化過程中,如果有機物燒焦時,砷、硒、銻等可形成揮發(fā)性氫化物而損失。如果試樣中含有有機氯化物時,Ge、As等可形成揮發(fā)性氯化物而損失,釕、鋨等可形成揮發(fā)性氧化物而損失。當含有HCl、HClO4、H2SO4的消化液超過其沸點時,As、Sb、B、Cr、Ge、Sn等元素會因生成低沸點化合物而不同程度的損失。另外,濕法消化法加入試劑量大,會引入雜質(zhì)元素,空白值高,也是其主要缺點。
濕法消化法是有機試樣zui常用消化方法,對不同試樣、不同待測組分,一般采用不同的混合酸,zui常用的有以下幾種:
(1) 硝酸+硫酸分解法。
適用于魚、奶、面粉、飲料等食品消化。取適量樣品于125ml三角瓶中,加5ml硫酸和10~20ml硝酸,在電熱板上低溫加熱。待劇烈反應結束后徐徐升溫,分解有機物。當分解液開始變黑時,加3~5ml硝酸,繼續(xù)加熱分解,必要時反復操作,直至分解液成無色透明或淡黃色后,蒸干到硫酸冒煙至盡,冷卻后加1~5mlHCl(1:1)或HNO3(1:1)溶液,水浴上或電爐上加熱*溶解,以純水洗至25~50ml容量瓶中,定容后即成測試溶液。
(2)硝酸+硫酸+高氯酸分解法。
適用于魚、雞蛋、奶制品、牛肝、面粉、小米、胡蘿卜、南瓜、白菜、蘋果、蘋果汁、薯干等樣品消化。取適量樣品于125ml三角瓶中,加10~20ml硝酸,在電熱板上低溫加熱。待劇烈反應結束后取下燒杯,稍冷后,各加2~5ml硫酸、高氯酸,緩慢加熱分解。當溶液開始變黑時,加3~5ml硝酸繼續(xù)加熱分解,必要時反復添加硝酸,然后繼續(xù)到產(chǎn)生高氯酸白煙,直至分解液變?yōu)橥该骰虻S色再加熱也不變黑為止。此時有機物*分解,然后進行硫酸冒煙處理。冷卻后加1~5mlHCl(1:1)或HNO3(1:1)溶液,水浴上或電爐上加熱*溶解,以純水洗至25~50ml容量瓶中,定容后即成測試溶液。
(3)硝酸+高氯酸分解法。
適用于乳制品、食油、魚和各種谷物食品等含鈣量大的樣品分解。取適量樣品于三角瓶中,加10ml或20ml硝酸,在電熱板上緩慢加熱。待劇烈反應結束后,再加5ml高氯酸,繼續(xù)加熱分解。如果分解液沒有變?yōu)橥该骰虻S色,可再加入5ml硝酸分解,如此反復操作,直到有機物*分解。樣品分解后,再加熱到高氯酸白煙消失。當有機物未*分解,在濃縮蒸干時,高氯酸極易引起爆炸。冷卻后加1~5mlHCl(1:1)或HNO3(1:1)溶液,水浴上或電爐上加熱*溶解,以純水洗至25~50ml容量瓶中,定容后即成測試溶液。
(4)硝酸+硫酸+過氧化氫分解法。
適宜于大米、土豆、牛奶、蔬菜的分解。取適量樣品于125ml三角瓶中,各加5ml硝酸和硫酸,在電熱板上低溫加熱分解,直至硫酸冒煙,取下,冷卻后加5ml過氧化氫,再緩慢加熱分解,直至溶液呈透明或淡黃色。如呈黑色或黑褐色,可反復加硝酸和過氧化氫再次分解。分解*后加熱至硫酸冒煙消失。冷卻后加1~5mlHCl(1:1)或HNO3(1:1)溶液,水浴上或電爐上加熱*溶解,以純水洗至25~50ml容量瓶中,定容后即成測試溶液。 在濕消化法中,通常采用的電爐或沙浴電爐進行加熱,溫度不易準確控制,勞動強度大,效率低。自控電熱消化器,溫度可自行設定,自動控制恒溫,保溫性好,一批可同時消化40~60個樣品,對消化有機試樣效果較理想。
高氯酸的使用及注意事項:
應用濃HClO4消化試樣時,只有在濃酸和加熱條件下,HClO4才具有強氧化作用,可以破壞大多數(shù)有機物。冷卻的濃HClO4則無氧化作用。
(1)使用HClO4消化時,應在開啟的通風柜中進行。
(2)不能直接將未消化的有機物加入到已加熱的濃HClO4中,以免發(fā)生著火和爆炸。
(3)為防止劇烈反應,可先用濃HNO3對有機試樣預消化,使有機物變成易于消化的化 合物后再用濃HClO4消化。
(4)不能將濃HClO4蒸干,如果消化過程中不易觀察,可先加入少量H2SO4,這樣當濃HClO4蒸干時,還剩有H2SO4于燒杯內(nèi),可防止爆炸。
(5)當見到有碳化現(xiàn)象時,應立即冷卻。
(6)如果加熱的濃HClO4溢出,應立即用大量水以稀釋和冷卻,從而達到降低酸度,停止氧化的作用。
樣品前處理分為有機處理和無機處理。本文的兩種方法可以說是有機試樣zui常用的前處理方法了。你是否想過,有機分析室和無機分析室為同一個前處理室,究竟好不好?是否有必要把有機項目和無機項目前處理分開?
無機前處理設備:烘箱、酸缸、(干樣和濕樣)研磨機、控溫搖床、超聲清洗器、臺式離心機、電加熱板、微波消解儀等等;
有機前處理的設備:超聲器、搖床、(快速溶劑、快速索氏、微波)萃取儀、固相萃取儀、(全自動或半自動,帶濃縮定容或不帶)凝膠滲透色譜GPC、旋轉蒸發(fā)儀、氮吹濃縮儀等等。
我們都知道,無機前處理中會使用很多酸液,產(chǎn)生大量酸霧,對有機前處理的設備造成嚴重腐蝕,特別是對萃取儀、GPC等設備的危害嚴重。
而有機前處理中會產(chǎn)生有機蒸氣,如果有機蒸氣跟無機分析設備長期接觸,則有可能損害塑料氣管或蠕動泵管。另外,有機蒸氣會提高AFS的背景,而且還可能導致熒光猝滅;增感的有機溶劑蒸氣可能導致AAS的測定值偏高;有機蒸氣的污染還會引起ICPMS過多的積炭問題。說到這里,至于是否分開有機和無機,你心里應該也有答案了吧。