密封容器消解樣品與敞開式容器消解樣品方法相比有下列優點:
A) 密封容器內部產生的壓力使試劑的沸點升高,因而消解溫度較高。這種增高的溫度和壓力可顯著的縮短樣品的分解時間,而且使一些難溶解物質易于溶解。
B) 揮發性元素化合物如:As、B、Cr、Hg、Sb、Se、Sn將保留在容器內,因而這些元素將保存在溶液中。
C) 試劑用量大為減少了,節省了成本,也減少了有毒氣體的排放。
D) 試劑用量減少了,又是密閉的容器,減少了污染的可能性。常用的密封容器是由一個PTFE杯和蓋,以及與之緊密配合的不銹鋼外套組成(見圖)。外面的套有一個螺旋頂或螺旋蓋,當擰緊后使PTFE杯和蓋緊密密閉配合,形成高壓氣密封。放入樣品及酸后,將消解罐擰緊,然后放入烘箱,根據要求仔細控制溫度在110℃—250℃加熱數小時。
使用這種消解罐時,必須小心,因為混合反應物蒸發產生的壓力為7—12Mpa量級。樣品和試劑的容量絕對不能超過內襯容量的10%—20%,過多的溶液產生的壓力會超過容器的安全額定壓力,同樣,有機物質絕對不能和強氧化劑在消解罐內混合。分解溫度必須嚴格控制,切勿超溫。不然將會引起容器的破裂及爆炸。分解完成后必須將消解罐徹底冷卻后才能打開,打開時應放在合適的通風櫥內小心操作。消解罐操作必須仔細小心,以免發生危險。
雖然消解罐在使用時有一定的危險性,但這種技術可以較好、較快地分解用敞開式分解難以或不溶的樣品,包括一些難熔礦物。對于各類樣品的消解方法介紹如下:
a) 生物樣品
許多生物樣品都可以用HNO3在PTFE內襯的消解罐內成功地消解。如將0.25g牛肝樣品,加入3ml HNO3,在23ml容量的消解罐內,在140℃下加熱2小時,冷卻后用水定容待測。
b) 地質樣品
樣品 | 稱重g | 分解試劑及用量(ml) | 分解溫度 | 時間 |
十字石 | 0.2 | HF(10) + HCLO4(10) | 250 + 10 | 1 |
紅柱石 | 0.8 | HF(10) + HCLO4(10) | 240 | 5 |
綠柱石 石英 | 0.1 1.0 | HF(20) HF(12) + HCLO4(10) | 220-—230 240 | 1--3 10 |
剛玉 | 0.5 | HF(15) | 240 | 3.5 |
磁鐵礦 | 0.6 | 70%H2SO4(20) | 240 | 6.5 |
鈦鐵礦 | 1.0 | 65%H2SO4(15) | 240 | 5 |
錫石 | 0.5 | HCL(15) | 240 | 7 |
金紅石 | 0.25 | HF(20) | 220—230 | 3 |
鉻鐵礦 | 0.25 | HF(10) + 1: 1 H2SO4(10) | 220—230 | 4 |
黃鐵礦 | 0.2 | HF(10) + HCLO4(10) | 250 + 10 | 5 |
磷釔礦 | 0.1 | HF(10) + HNO3(10) | 220-—230 | 6 |
注:樣品粒度為1mm。
對于一般的地質樣品可稱取0.200g 樣品于消解罐中,加入0.5ml HNO3 (也可用王水),再加入5ml HF,放入烘箱內繼續加熱分解一小時,冷卻并打開消解罐,觀察樣品是否完全溶解,如沒有完全溶解,則蓋好蓋子,從新放入烘箱內繼續加熱分解1小時(根據需要可適當延長)。
用密封法溶解樣品,剩余的HF將腐蝕ICP進樣系統,有兩種方法可以解決:
I. 在消解好的樣品溶液中加入硼酸(2.00g H3BO3 溶解到少量水中)。然后再加蓋密封,在130℃下加熱15分鐘。取出冷卻至室溫,用1mol/L HNO3稀釋至需要容積,進行分析。
II. 在消解好的溶液中加入數滴HCLO4,在通風柜中加熱冒白煙,驅趕HF,反復數次,務必將HF趕盡。用這個方法處理后的溶液TDS較低,有利于測定,但Si以SiF4揮發,不能測Si。