前處理方法PK：濕法消解與微波消解

在進行重金屬的檢測過程中，前處理作為不可或缺的部分，前處理效果的好壞直接影響到檢測數據的準確性。目前重金屬檢測的前處理方法主要有：微波消解、濕法消解、干灰化等。
本文就簡單以糧食、植物性中藥材為對象，以微波消解與濕法消解這兩種方法的消解效果對比研究。

微波消解儀式CEM MARS 6型號

電熱板是萊伯泰科的EG20B型號

1 糧食前處理方法研究

以砷的測定為例，GB/T 5009.11標準上前處理方法是濕法消解與干法消化，而干法消化的方法比較煩瑣，需要馬弗爐，而且過程中需要用到多種試劑，難免會有帶入污染的可能性。因此，這里就只對比濕法消解與微波消解。

1.1大米的微波消解條件摸索

消解液為優級純濃硝酸9mL

質量

罐號

溫度

爬升時間

保持時間

消解效果

樣品1

0.2952g

3#

180℃

20min

15min

澄清透明

樣品2

0.2936g

4#

180℃

20min

15min

澄清透明

對兩個遼寧大米樣品（種類與批號一樣）的消解條件，由消解結果可以看出，大米在180℃溫度下僅用硝酸作為消解液，就可以得到很好的消解結果。

1.2 大米增加消解量實驗

微波消解系統的主要問題是樣品的消解量較小，在前期掌握了大米在消解過程中溫度上升的規律后將樣品消解量增加到0.5g左右，硝酸量增加至10 mL。

消解液為優級純濃硝酸10mL

質量

罐號

溫度

爬升時間

保持時間

消解效果

樣品1

0.4927g

4#

180℃

20min

15min

澄清透明

樣品2

0.5108g

13#

180℃

20min

15min

澄清透明

注：功率根據消解罐的數量自動調整確定

1.3大米的濕法消解條件

濕法消解采用的是硝酸與高氯酸（4:1）的混合酸，溫度采用從100℃逐步上升的方式進行。

消解液為混合酸10mL

質量

編號

溫度

消解現象與效果

樣品1

0.5107g

4#

逐步上升溫度

剛開始反應較劇烈，局部爆沸，消解液澄清透明

樣品2

0.5044g

5#

逐步上升溫度

同上

此方法消解的效果也是能得到澄清透明的液體，但耗時較長，而且所用到的高氯酸必須要趕盡，否則在上機測定的時候，它與硼氫化鉀反應容易使儀器的管道堵塞。

1.4大米中無機砷的消解條件

稱取經粉碎過的樣品2.50 g(稱樣量依據試樣含量酌情增減)于25 mL具塞刻度試管中，加鹽酸(1+1)溶液20 mL，混勻。置于60℃水浴鍋18 h，其間多次振搖．使試樣充分浸提。

為什么顏色會不一樣呢？

取出冷卻，脫脂棉過濾（實際用的濾紙過濾），取一定量的濾液于容量瓶中，加碘化鉀-硫脲混合溶液，加水定容。放置10min后測試樣中無機砷。同時做試劑空白試驗。
注：過濾前一定要用鹽酸(1+1)溶液定容至25 mL。

2植物性中藥材前處理方法研究

不同種類藥材由于所含有機成分的復雜程度不同，前處理過程中消解的反應劇烈程度也不相同。根據實際情況擬把生產所用到的藥材進行分類研究前處理方法，重點以根莖類中藥材黃芪、果實類中藥材枸杞子、種子類中藥材酸棗仁為研究對象。2010版《藥典》附錄Ⅸ B 有兩種前處理方法，即微波消解與濕法消解，在實驗過程中選取了微波消解和濕法消解進行對比。

2.1黃芪不同前處理方法對比實驗

實驗1：黃芪的濕法消解實驗

樣品

質量

消解條件

實驗現象

消解結果

樣品1

0.4528g

加入10mL混合酸（硝酸:高氯酸4:1），放電熱板上加熱，如消解液變為黑褐色，則補加混合酸1mL繼續消解，至紅棕色氣體散盡。加水趕酸，至高氯酸的白煙散盡，冷卻后定容。

在保持微沸的情況下，開始有泡沫產生，一段時間后產生紅棕色氣體，局部有爆沸，趕酸過程冒白煙，有大量刺激性氣體產生。

消解液有大量懸浮物，定容后的消解液為淺黃色液體，透明度不高，室溫靜置后，有大量沉淀，上層消解液變澄清透明。

樣品2

0.4405g

條件同上

實驗現象同上

結果同上

實驗2：黃芪的微波消解實驗

質量

罐號

溫度

爬升時間

保持時間

消解效果

樣品1

0.4838g

1#

180℃

20min

15min

澄清透明液體

樣品2

0.4631g

2#

180℃

20min

15min

同上

樣品3

0.5021g

3#

180℃

20min

15min

同上

注：

消解液為10ml優級純硝酸，功率根據消解罐的數量自動調整確定
根據微波消解結果可以看出：在 180℃，爬升時間20min，保持時間15min的微波條件下，0.5g左右的黃芪樣品可以消解完全，消解液能達到澄清透明，,利于樣品中砷的檢測。

中藥材（黃芪）濕法消解、微波消解兩種前處理方法的比較：

1.相對于濕法消解，微波消解的優點在于：整個過程在密閉環境中樣品不容易受污染，不容易損失；整個實驗過程相對較短，消解效果好，實驗效率高；消解過程受人為的因素影響小，可避免人為操作造成的誤差。
2.相對于微波消解，濕法消解的優點在于：處理的樣品量相對要大些。

2.2枸杞子不同前處理方法對比實驗
果實類中藥材（枸杞子）前處理方法研究。

實驗3：枸杞子濕法消解實驗

質量

消解條件

實驗現象

消解結果

樣品1

0.5476g

加入混合酸（硝酸:高氯酸4:1）10mL,放電熱板上加熱，如消解液變為黑褐色，則補加混合酸1mL繼續消解，至紅棕色氣體散盡。加水趕酸，至高氯酸的白煙散盡，冷卻后定容。

在保持微沸的情況下，開始有大量白色泡沫產生，一段時間后產生大量紅棕色氣體，爆沸較嚴重。趕酸過程冒白煙，有大量刺激性氣體產生。但相對黃芪容易消解些。

有少量懸浮物，消解液澄清透明。

樣品2

0.5034g

條件同上

同上

同上

實驗4：枸杞子微波消解實驗

質量

罐號

溫度

爬升時間

保持時間

消解效果

樣品1

0.5327g

1#

180℃

20min

15min

澄清透明液體

樣品2

0.5080g

2#

180℃

20min

15min

同上

樣品3

0.5236g

3#

180℃

20min

15min

同上

注：消解液為10mL優級純硝酸，功率根據消解罐的數量自動調整確定

從上面實驗結果看：

1.濕法消解，加入混合酸10mL進行消解，消解過程比較耗時，產生大量紅棕色氣體，爆沸較嚴重，難于控制；消解液有少量懸浮物，消解效果還不錯。
2.微波消解，消解效果較濕法消解要好，得到的消解液完全澄清透明，在消解過程發現，枸杞子較其他藥材要好消解的多。
2.3酸棗仁不同前處理方法對比實驗
種子類中藥材（酸棗仁）前處理方法研究。

實驗5：酸棗仁濕法消解實驗

質量

消解條件

實驗現象

消解結果

樣品1

0.5006g

加入混合酸（硝酸:高氯酸4:1）10mL,放電熱板上加熱，如消解液變為黑褐色，則補加混合酸1mL繼續消解，至紅棕色氣體散盡。加水趕酸，至高氯酸的白煙散盡，冷卻后定容。

在保持微沸的情況下，開始有白色泡沫產生，一段時間后產生紅棕色氣體，局部爆沸。趕酸過程冒白煙，有大量刺激性氣體產生，顏色變微黃色。反應相對枸杞子要溫和些。

有少量懸浮物，消解液微黃色。

樣品2

0.5174g

條件同上

同上，顏色變微紅色。

同上，消解液微紅色

實驗6：酸棗仁微波消解實驗

質量

罐號

溫度

爬升時間

保持時間

消解效果

樣品1

0.5317g

4#

180℃

20min

15min

澄清透明液體

注：消解液為10mL優級純硝酸，功率根據消解罐的數量自動調整確定
從上面實驗結果看：

1.濕法消解，加入混合酸10mL進行消解，消解過程相當耗時，并且難于控制。消解過程中消解液很容易變為黑褐色，需要補加混合酸，得到的消解液有少量懸浮物，呈微黃色或微紅色。
2.微波消解，消解效果較好，實驗效率高。

3 前處理實驗總結

有些易消解樣品，如大米，枸杞子，從消解效果上看，兩種方法沒有區別。但是濕法消解所用的混合酸有高氯酸，高氯酸必須要趕盡，否則在做砷時會與硼氫化鉀反應容易使儀器的管道堵塞。而且消解過程容易爆沸，雖然在燒杯上加蓋了表面皿可防止消解液溢出，但是燒杯內壁沾有一定量的粉末，在定容時不易洗脫。

1.通過對中藥材前處理方法的對比實驗，樣品通過微波消解進行前處理，較濕法消解具有操作簡便、處理時間短、實驗效率較高、過程樣品不容易被污染、樣品中待測成分損失少等優點。

2.濕法消解，可以同時做不同類型樣品的前處理，而且處理的樣品量較微波消解大。但過程控制復雜，消解的溫度、趕酸的溫度、添加消解液的時機、如何防止樣品損失（尤其是汞）等，對實驗過程要進行嚴格地控制。