微波消解和微波輔助萃取技術(shù)

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1、微波消解和微波輔助萃取技術(shù)授課人：劉文莉第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理微波微波是一種電磁波，以直線方式傳播，并具有反射、折射、衍射等光學(xué)特性。微波遇到金屬物質(zhì)會(huì)被反射，但遇到非金屬物質(zhì)則能穿透或被吸收。微波的電場頻率介于300MHz~300GHz之間，常用的微波頻率為2450MHZ。微波是一種非電離的電磁輻射，被輻射物質(zhì)的極性分子在微波電磁場中可快速轉(zhuǎn)向并定向排列，由此產(chǎn)生的撕裂和相互摩擦將引起物質(zhì)發(fā)熱，即將電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱效應(yīng)。因此，微波加熱過程實(shí)質(zhì)上是介質(zhì)分子獲得微波能并

2、轉(zhuǎn)化為熱能的過程。第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理微波消解在微波能的作用下，破壞樣品中目標(biāo)組分的初始形態(tài)，而使其以無機(jī)離子最高或較高價(jià)態(tài)的形式萃取出來，這種技術(shù)叫微波消解技術(shù)第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理微波萃取技術(shù)（microwavedigestionMD）在微波能的作用下，選擇性的將樣品中的目標(biāo)組分以其初始形態(tài)的形式萃取出來的技術(shù)。微波消解技術(shù)主要應(yīng)用于元素總量分析，而微波輔助萃取技術(shù)主要應(yīng)用于有機(jī)污染物的分析和有機(jī)金屬化合物的形態(tài)

3、分析微波爐的工作原理1-攪拌器；2-磁控管；3-反射板；4-腔體；5-塑料盤第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理微波爐的心臟是磁控管。這個(gè)叫磁控管的電子管是個(gè)微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘振動(dòng)頻率為24.5億次的微波。這種肉眼看不見的微波，能穿透食物達(dá)5cm深，并使食物中的水分子也隨之運(yùn)動(dòng)，劇烈的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了大量的熱能，于是食物"煮"熟了。這就是微波爐加熱的原理微波最早應(yīng)用于通訊和軍事，是一種波長為1mm～1m的非電離的電磁波,被輻射物質(zhì)的極性分子在微波電磁場中快速轉(zhuǎn)向,并定向排列，從而產(chǎn)生撕裂和相互摩

4、擦而引起發(fā)熱，同時(shí)可保證能量的快速傳遞和充分利用。第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理1986年，匈牙利學(xué)者GanzlerK首先提出利用微波進(jìn)行萃取的方法。在微波萃取過程中，高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)，到達(dá)被萃取物料的內(nèi)部，微波能迅速轉(zhuǎn)化為熱能而使細(xì)胞內(nèi)部的溫度快速上升。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)部的壓力超過細(xì)胞的承受能力時(shí),細(xì)胞就會(huì)破裂,有效成分即從胞內(nèi)流出，并在較低的溫度下溶解于萃取介質(zhì)，再通過進(jìn)一步過濾分離，即可獲得被萃取組分。第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理微波萃取指在目標(biāo)化合物的提取過程中(或提取

5、的前處理)加入微波場，利用微波場的特點(diǎn)來強(qiáng)化有效成分浸出的新型提取技術(shù)。利用吸收微波能力的差異可使基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離出來，進(jìn)入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對較差的萃取劑中。第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理微波萃取主要是利用微波強(qiáng)烈的熱效應(yīng)，但微波加熱方式不同于傳統(tǒng)的加熱方式。在傳統(tǒng)的加熱方式中，容器壁大多由熱的不良導(dǎo)體制成，熱由器壁傳導(dǎo)至溶液內(nèi)部需要一定的時(shí)間；此外，液體表面氣化而引起的對流傳熱將形成自內(nèi)而外的溫度梯度，因

6、而僅一小部分液體與外界溫度相當(dāng)。第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理而微波加熱是一個(gè)內(nèi)部加熱過程，它不同于普通的外加熱方式將熱量由外向內(nèi)傳遞，而是同時(shí)直接作用于內(nèi)部和外部的介質(zhì)分子，使整個(gè)物料被同時(shí)加熱，即為“體加熱”過程，從而可克服傳統(tǒng)的傳導(dǎo)式加熱方式所存在的溫度上升較慢的缺陷。第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理根據(jù)物質(zhì)與徽波作用的特點(diǎn)，可把物質(zhì)大致分為吸收微波、反射微波和透過微波三種物質(zhì)吸收微波的物質(zhì)是可以把微波轉(zhuǎn)化為熱能的物質(zhì)，如水，乙醇

7、、酸、堿和鹽類，這些物質(zhì)吸收微波后，使自身溫度升高，并使共存的其他物質(zhì)一起受熱；第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理透過微波的物質(zhì)是很少吸收微波能的物質(zhì)，從分子結(jié)構(gòu)特性上講是一些非極性物質(zhì)，如烷烴，聚乙烯等，傲波穿過這些物質(zhì)時(shí)，其能量幾乎投有損失；反射微波的物質(zhì)是金屬類物質(zhì)，微故接觸到這些物質(zhì)時(shí)發(fā)生反射，根據(jù)一定的幾何形狀，這些物質(zhì)可把微波傳輸、聚焦或限制在一定的范圍內(nèi)第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理體積加熱、速度快、局部過熱熱量損失大，速度慢第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原

8、理微波萃取離不開合適的溶劑，因此微波萃取可作為溶劑提取的輔助措施。溶劑提取法是根據(jù)目標(biāo)化合物在溶劑中的溶解性能差異，選用對目標(biāo)化合物溶解度大，而對基體溶解度小的溶劑，將目標(biāo)化合物從基體內(nèi)提取出來。采用微波協(xié)助提取，可使溶劑提取過程更為有效。第一節(jié)微波消解和微波輔助萃取的定義及作用原理當(dāng)被提取物和溶劑共處于快速振動(dòng)的微波電磁場中時(shí)，目標(biāo)組分的分子在高頻電磁波的作用下，以每秒數(shù)十億次的高速振動(dòng)產(chǎn)生熱能，使分子本身獲得巨大的能量而得