图1. 新型回转轴特别适用于低于20mg的小量样品的消解。
微波消解法是当代分析化学中常用的样品预处理方法。为了对小称样量的样品进行消解，本文介绍了一种带有特殊容器的新型回转轴供微波消解仪，方便用户使用。
在分析化学中，样品量往往很有限，这对分析工作者来说是一种挑战。若分析测量之前还需要进行样品的分解，其后的样品稀释，就可能使分析结果低于后续分析方法的检测限。即便还能定量测定，结果的不准确性也增大了。
要处理微量的样品材料，就必须使用小体积和小表面的微波仪器。安东帕公司推出的带有新型回转轴64MG5 的Multiwave 3000 型微波仪，就非常适用于低于1ml反应液中小样品量（≤20mg）的消解。借助于64支一次性的玻璃消解管实现了较高的样品流通量，同时也可直接适配于标准的ICP-自动进样器。
存在的问题
为了实现有效的微波消解，消解管中必须要有一定的最低充液体积。此外，加入最大可用样品量时，还要对在密封系统中消解过程产生的压力加以限制。由这种消解法所产生的稀释系数通常可达100~400倍。若将现有的样品量限制在几毫克之内，将稀释系数进一步提高，元素的浓度就会降低，甚至会低于后续测定方法的检测限。此外，采用传统的微波消解仪器对处于亚毫克范围内样品的操作是非常困难的，污染和样品的损失都会造成较大的测量误差。
常规方法中，样品通常在大气压力下于开管容器中分解，反应温度通过混合酸的沸点温度加以限制。一方面，这种方法不能够达到完全分解的目的；另一方面，开放式的分解方式也带来了很高的污染风险。
另外一种方法则是采用插入式容器。此时消解反应是在一种置于传统微波容器中的小型容器中进行的。此方法的缺点是加热和冷却的速度较慢，样品流通量低，操作不便。
图2. 比较三种通过认证的参考材料的ICP-MS测定结果（称样5mg）。
解决方案
带有新型回转轴64MG5的微波仪Multiwave 3000为上述问题提供了解决之道，同时，5ml的一次性玻璃溶样管也为小量样品的完全分解创造了条件。用于微波容器的最小充液量仅为0.3ml，由此可实现最低稀释。将玻璃管容器借助PFTE（聚四氟乙烯）唇式密封圈和PEEK（聚醚醚酮）密封罩加以密封，此密封系统允许消解条件可达200℃和20Bar，从而缩短了消解时间。相对于开放式消解，消解质量也得到了显著改善，污染风险也通过此密封系统降到了最低。使用廉价的一次性玻璃容器，除了能省去大量化学试剂的洗涤过程和减少耗时外，还能在消解过程中对多种样品同时制备。这种消解容器能够直接适配于标准的ICP-取样器，因此不需要将样品再次移注。不仅节省了时间，还降低了污染的风险。64MG5回转轴有64个容器位置，因此新方法具有很高的样品流通量。对温度的控制，则通过标准型的内置红外传感器来进行。
将新方法与在封闭系统中进行的常规微波消解法对比，结果存在显著的差异（见表1）。为了便于评估，Jan K. Schjoerring及其团队采用了三种经过认证的参考材料进行实验。这三种样品各自有不同的元素浓度、粒径和基体成分。
小结
为尽可能地扩大测量范围，我们对称样量在1~20 ml之间的样品逐一地考察。把称样加到预先用HNO3洗净过的消解容器中，采用一种含30%的H2O2（小于5mg的样品加125μl，超过此重量的则加250μl）和65% 的HNO3（小于5mg的样品加250μl，超过的则加500μl）的混合液做消解液。用唇口式密封圈和螺旋盖密封容器，在160℃的条件下进行90 min消解。为避免消解后因通风引起的样品损失，将样品冷却后直接在容器内稀释和测量。对样品量少于5mg的分析，可采用ICP-MS（安捷伦7500ce）进行操作，而称样量较大的则用ICP-OES（珀金埃尔默 Optima 5300 DV）。
图2所示为测量值的代表性摘录。测得元素浓度大多是在±10%允许误差范围以内（灰色，底部），尽管对经认证的参考样品而言，最小称样量已经低于规定了。此法对苹果叶中铁元素的测定值偏低，但采用常规方法也得出同样的结果，因此该偏差与新消解法无关。综上所述，新消解法结果令人满意，也具备很好的实用性。
带有回转轴64MG5 的Multiwave 3000型微波仪能高效地消解毫克范围内的生物样品。该方法的优点表现为：高流通量，低稀释系数，操作简便，污染风险降低。用廉价的一次性玻璃溶样管，还节省了时间、化学试剂和经费。
首页
