密封容器消解样品与敞开式容器消解样品方法相比有下列优点:
A) 密封容器内部产生的压力使试剂的沸点升高,因而消解温度较高。这种增高的温度和压力可显著的缩短样品的分解时间,而且使一些难溶解物质易于溶解。
B) 挥发性元素化合物如:As、B、Cr、Hg、Sb、Se、Sn将保留在容器内,因而这些元素将保存在溶液中。
C) 试剂用量大为减少了,节省了成本,也减少了有毒气体的排放。
D) 试剂用量减少了,又是密闭的容器,减少了污染的可能性。常用的密封容器是由一个PTFE杯和盖,以及与之紧密配合的不锈钢外套组成(见图)。外面的套有一个螺旋顶或螺旋盖,当拧紧后使PTFE杯和盖紧密密闭配合,形成高压气密封。放入样品及酸后,将消解罐拧紧,然后放入烘箱,根据要求仔细控制温度在110℃—250℃加热数小时。
使用这种消解罐时,必须小心,因为混合反应物蒸发产生的压力为7—12Mpa量级。样品和试剂的容量绝对不能超过内衬容量的10%—20%,过多的溶液产生的压力会超过容器的安全额定压力,同样,有机物质绝对不能和强氧化剂在消解罐内混合。分解温度必须严格控制,切勿超温。不然将会引起容器的破裂及爆炸。分解完成后必须将消解罐彻底冷却后才能打开,打开时应放在合适的通风橱内小心操作。消解罐操作必须仔细小心,以免发生危险。
虽然消解罐在使用时有一定的危险性,但这种技术可以较好、较快地分解用敞开式分解难以或不溶的样品,包括一些难熔矿物。对于各类样品的消解方法介绍如下:
a) 生物样品
许多生物样品都可以用HNO3在PTFE内衬的消解罐内成功地消解。如将0.25g牛肝样品,加入3ml HNO3,在23ml容量的消解罐内,在140℃下加热2小时,冷却后用水定容待测。
b) 地质样品
样品 | 称重g | 分解试剂及用量(ml) | 分解温度 | 时间 |
十字石 | 0.2 | HF(10) + HCLO4(10) | 250 + 10 | 1 |
红柱石 | 0.8 | HF(10) + HCLO4(10) | 240 | 5 |
绿柱石 石英 | 0.1 1.0 | HF(20) HF(12) + HCLO4(10) | 220—230 240 | 1--3 10 |
刚玉 | 0.5 | HF(15) | 240 | 3.5 |
磁铁矿 | 0.6 | 70%H2SO4(20) | 240 | 6.5 |
钛铁矿 | 1.0 | 65%H2SO4(15) | 240 | 5 |
锡石 | 0.5 | HCL(15) | 240 | 7 |
金红石 | 0.25 | HF(20) | 220—230 | 3 |
铬铁矿 | 0.25 | HF(10) + 1: 1 H2SO4(10) | 220—230 | 4 |
黄铁矿 | 0.2 | HF(10) + HCLO4(10) | 250 + 10 | 5 |
磷钇矿 | 0.1 | HF(10) + HNO3(10) | 220—230 | 6 |
注:样品粒度为1mm。
对于一般的地质样品可称取0.200g 样品于消解罐中,加入0.5ml HNO3 (也可用王水),再加入5ml HF,放入烘箱内继续加热分解一小时,冷却并打开消解罐,观察样品是否完全溶解,如没有完全溶解,则盖好盖子,从新放入烘箱内继续加热分解1小时(根据需要可适当延长)。
用密封法溶解样品,剩余的HF将腐蚀ICP进样系统,有两种方法可以解决:
I. 在消解好的样品溶液中加入硼酸(2.00g H3BO3 溶解到少量水中)。然后再加盖密封,在130℃下加热15分钟。取出冷却至室温,用1mol/L HNO3稀释至需要容积,进行分析。
II. 在消解好的溶液中加入数滴HCLO4,在通风柜中加热冒白烟,驱赶HF,反复数次,务必将HF赶尽。用这个方法处理后的溶液TDS较低,有利于测定,但Si以SiF4挥发,不能测Si。