320 - 微波消解技術(shù)在貴金屬分析中應(yīng)用 -王元元

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1、微波消解技術(shù)在貴金屬分析中應(yīng)用09應(yīng)化3Z09331320王元元摘要：由于貴金屬的溶解困難，在分析中樣品制備很重要，因?yàn)橹苽溥^程中的問題，使貴金屬的檢測(cè)準(zhǔn)確度和靈活性差，并因基體效應(yīng)增加了基體匹配的難度。微波而消解技術(shù)的，提出了消解所用酸的種類和用量。本文簡(jiǎn)介了波消解技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)，并對(duì)近年來微波消解技術(shù)在金屬方面的應(yīng)用以及其前景做了綜述．關(guān)鍵詞:微波消解原理方法應(yīng)用前景1引言微波消解技術(shù)，具有樣品分解快速、完全，揮發(fā)性元素?fù)p失小，試劑消耗少，壑白低等顯著特點(diǎn)，深受分析工作者的歡迎，被譽(yù)為“綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)"[副。1975年，Abu—Sannra縣等人發(fā)表

2、了利用微波爐分解試樣的論文。1985年，美國(guó)CEM公司推出微波試樣分解設(shè)備，把微波技術(shù)與聚四氟乙烯壓力罐消解法結(jié)合起來。此后，微波消解技術(shù)的應(yīng)用有了很大的發(fā)展，已廣泛用于各種樣品的分解預(yù)處理。難處理貴金屬Rh,Ir及其冶金物料、礦石等的化學(xué)處理,是貴金屬分析中費(fèi)時(shí)和困難的環(huán)節(jié)。盡管國(guó)內(nèi)外分析化學(xué)家進(jìn)行了長(zhǎng)期、全面的研究[1-2],但在試樣的溶解速度、溶解度等方面,仍存在較多的問題。顯然,解決這一技術(shù)難題,對(duì)縮短分析總流程和準(zhǔn)確、全面考察試樣中貴金屬元素含量,具有較重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。微波消解技術(shù)在痕量[3-4]及微易處理貴金屬物料、礦石中應(yīng)用已有報(bào)道,但在

3、難處理貴金屬冶金物料、礦石,尤其是Rh,Ir粉中的應(yīng)用,至今未見到文獻(xiàn)報(bào)道。2微波消解的原理和特點(diǎn)微波是一種電磁波，頻率在300MHz--300GHz。為了防止民用微波功率對(duì)無線電通訊、廣播、電視和雷達(dá)等造成干擾，國(guó)際上規(guī)定工業(yè)、科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)及家用等民用微波的頻率為2450士50MHz。微波消解儀器所使用的頻率基本上都是2450MHz。微波消解技術(shù)應(yīng)用在化學(xué)工作中，始于20世紀(jì)80年代，其原理是通過分子極化和離子導(dǎo)電兩個(gè)效應(yīng)對(duì)物質(zhì)直接加熱[5]，促使固體樣品表層快速破裂，產(chǎn)生新的表面與溶劑作用，在數(shù)分鐘內(nèi)完全分解樣品B’7]。微波可以直接穿人試樣的內(nèi)部，在試樣

4、的不同深度，微波所到之處同時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)，這不僅使加熱更迅速，而且更均勻，大大縮短了加熱時(shí)間，它比常規(guī)加熱法一般要快lo一100倍。微波消解樣品的能力強(qiáng)，特別是對(duì)一些難溶樣品，傳統(tǒng)的消解方法需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天，而微波消解一般只需要幾分鐘至十幾分鐘。在密閉容器中，溫度可達(dá)350。C，壓力可達(dá)20MPa，因此，可確保難分解樣品的完全消解。采用密閉的消解罐，避免了樣品在消解過程中形成的揮發(fā)性組分的損失，保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)3消解方法3.1化學(xué)溶解法化學(xué)溶解法金溶于王水，銀溶于硝酸、濃硫酸溶液中，鉑的主要溶劑是王水，鈀能溶于硝酸及王水中。銠銥不溶于任何酸堿或王水中，極細(xì)的釕

5、或鋨上能溶于次氯酸鈉溶液中?；瘜W(xué)溶解法只能溶解易溶貴金屬。3.2熱壓分解法按所使用的容器不同，可分為玻璃法(管封氯溶法)、特氟隆襯里鋼套法、高壓強(qiáng)罐溶法等，將物料裝入容器中，加入王水或鹽酸與氧化劑的混合溶液，在300℃4以下可溶解難溶貴金屬合金。缺點(diǎn)是處理量小，因易爆裂，安全性沒有保障而無法推廣使用。3.3融浸出法銠能溶于熔融的硫酸氫鈉中，銥?zāi)苋苡谌廴诘臍溲趸c一過氧化鈉或硝酸鉀一氫氧化鉀中，然后溶解浸出。釕也可采用熔融浸出的辦法，缺點(diǎn)是速度慢，引入雜質(zhì)比較嚴(yán)重。3.4碎化法加一種易溶于酸的金屬將金屬碎化成粉末。3.5粉狀物直接測(cè)定采用直流電弧等方法直接激發(fā)光譜

6、測(cè)定。3.6中溫氯化法將物料與4～5倍的氯化鈉混合置于石英管內(nèi)的石英舟中。氯氣經(jīng)洗滌干燥后送人加熱的石英中，在600~700℃下氯化8～12h，主要用于含銠銥物料的溶解。缺點(diǎn)是時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)境差，產(chǎn)物收集繁瑣。3.7電化溶解法此法只能用于金屬及合金的溶解。3.8合金貴金屬與金屬鋁和鐵高溫熔煉，貴金屬與鋁鐵合金化，然后用酸溶解。此方法摻雜，損耗大[3]。3.9微波消解法微波消解法實(shí)際是熱壓分解法的一種，因其開辟了新的溶解領(lǐng)域，微波的使用，賦予此方法極大生命力。微波是頻率在300MHz~300GHz的電磁波，微波加熱不同于常規(guī)加熱方式，后者用外部熱源過熱輻射由表及里的傳

7、導(dǎo)加熱，微波加熱是材料在電磁場(chǎng)中由介質(zhì)損耗引起的體加熱。加熱能力部取決于樣品和介質(zhì)的耗能因子，耗能因子是由樣品和介質(zhì)的離子傳導(dǎo)和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)決定，并非所有物質(zhì)都可用微波加熱。微波加熱可使反應(yīng)在密閉中進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體形成高壓，加速了反應(yīng)速度。4分析應(yīng)用在貴金屬分析溶解方法中，微波消解是最快最準(zhǔn)確的方法，特別是含貴金屬物質(zhì)的雜質(zhì)含量測(cè)定，克服了其他方法的摻雜問題，分析的數(shù)據(jù)易于重復(fù)，具有原樣品的代表性，制樣的方便性。微波消解和電感耦合等離子體(ICP)的聯(lián)合使用使直流電弧發(fā)射光譜法不再占優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)地位。微波消解具有以下優(yōu)點(diǎn)：微波對(duì)樣品的激活使樣品溶解更容易；溶樣快速

8、，一般僅需幾min到十幾