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微波消解方法在貴金屬分析中的應用
貴金屬包括鉑族元素和金銀共8種。鉑族金屬 對酸的化學穩定性比 所有其它金屬都高,其中釕和 鋨、銠、銥對酸的化學穩定性特別高,不僅 不溶于普 通酸,甚至也不溶于王水,鈀和鉑能溶于王水。鈀是鉑系元素中 最活潑的一個,可溶于濃硝酸和熱硫酸。 金一般只溶于王水。銀是貴金屬 中最活潑的,能溶 于硝酸和熱的濃硫酸,但因生成氯化銀沉淀而不溶 王水。 由于貴金屬的溶解困難,在貴金屬的分析 中,樣品制備顯得尤為重要,因為 制備過程中的摻雜 問題,許多試驗者選擇固體粉末直接檢測方法,使貴 金屬 的檢測準確度和靈活性差,并因基體效應增加基體匹配的難度。 微波消解的 溫度達300℃,操作壓力可達 5.3 MPa以上,容器耐壓壓力lO MPa。這使得 微波 消解的應用領域不斷擴大。因為溫度可達到200℃ 以上,就可以使用更 多合適的試劑,比如氧化性酸, 如硝酸在80~100℃也就是高于它的沸點時 氧化性 會顯著提高。溶解貴金屬銠,所用試劑為鹽酸和過 氧化氫的混合酸, 溫度設定在150℃。
l、消解方法
1.1化學溶解法
金溶于王水,銀溶于硝酸、濃硫酸溶液中,鉑的 主要溶劑是王水,鈀能溶于硝酸及王水中。銠銥不 溶于任何酸堿或王水中,極細的釕或鋨上能溶于次 氯酸鈉溶液中?;瘜W溶解法只能溶解易溶貴金屬。
1.2熱壓分解法[2]
按所使用的容器不同,可分為玻璃法(管封氯溶 法)、特氟隆襯里鋼套法、高壓強罐溶法等,將物料裝 入容器中,加人王水或鹽酸與氧化劑的混合溶液,在 300℃以下可溶解難溶貴金屬合金。缺點是處理量 小,因易爆裂,安全性沒有
保障而無法推廣使用。
1.3熔融浸出法
銠能溶于熔融的硫酸氫鈉中,銥能溶于熔融的 氫氧化鈉一過氧化鈉或硝酸 鉀一氫氧化鉀中,然后溶 解浸出。釘也可采用熔融浸出的辦法,缺點是速 度 慢,引入雜質比較嚴重。
1.4碎化法
加入一種易溶于酸的金屬將金屬碎化成粉末。
1.5粉狀物直接測定
采用直流電弧等方法直接激發光譜測定。
1.6 中溫氯化法
將物料與4~5倍的氯化鈉混合置于石英管內 的石英舟中。氯氣經洗滌干燥 后送人加熱的石英管 中,在600~700℃下氯化8~12 h,主要用于含銠銥物 料的溶解。缺點是時間長,環境差,產物收集 繁瑣。
1.7電化溶解法
此法只能用于金屬及合金的溶解。
1.8合金化法
貴金屬與金屬鋁和鐵高溫熔煉,貴金屬與鋁鐵 合金化,然后用酸溶解。此方法
摻雜,損耗大。
1.9微波消解法
微波消解法實際是熱壓分解法的一種,因其開 辟了新的溶解領域,微波的使用,賦予此方法極大的 生命力。微波是頻率在300 MHz~300 OHz的電 磁波,微波 加熱不同于常規加熱方式,后者用外部熱 源通過熱輻射由表及里的傳導加熱,微波加熱是材 料在電磁場中由介質損耗引起的體加熱。加熱能力部分取決于樣品和介質的耗能因子,耗能因子是由 樣品和介質的離子傳導和偶極子轉動決定, 并非所 有物質都可用微波加熱。微波加熱可使反應在密閉 中進行,反應產生 的氣體形成高壓,加速了反應速度。
2分析應用
在貴金屬分析溶解方法中,微波消解是最快最 準確的方法,特別是含貴金 屬物質的雜質含量測定,萬方數據克服了其他方法的摻雜問題,分析的數 據易于重復,具有原樣品的代表性,制樣的方便性。微波消解和電感耦合
等離子體(ICP)的聯合使用使直流電弧發 射光譜法不再占優勢主導地位。 微波消解具有以下 優點:微波對樣品的激活使樣品溶解更容易;溶樣快 速,一般僅需幾min到十幾min;易揮發元素(如砷,汞,鉛,硒等)不損失;試劑用量少,測定空白低;自動 控制,條件相同;對環境污染低;微波的高頻振動,攪 拌加速;不污染樣品;易于重復,減少人為誤差。
3微波消解與常規消解空白來源比較
微波消解與常規消解空白來源比較見表1。 微波消解法只用微波消解,不用另行加熱;其他 方法用的試劑、試驗用水遠大于微波消解法,需高溫 熔融,加熱溶解。
表l易污染元素空白來源分析
Tab.1 Analysis of sonrces of several easily contaminating elements
元素 |
微波消解法的污染源 |
其他方法的污染源 |
Si |
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
玻璃容器,瓷坩堝,試劑,試驗用水,熔劑 |
Al
|
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
瓷坩堝.試劑,試驗用水,熔劑
|
Ca
|
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
瓷坩堝.試劑,試驗用水,熔劑 |
Fe
|
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
瓷坩堝,試劑,試驗用水,熔劑環境,通風設備、加熱設備 |
cr |
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
瓷坩堝,試劑,試驗用水,熔劑環境,通風設備、加熱設備 |
cu
|
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
瓷坩堝.試劑,試驗用水,熔劑 |
Ni
|
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
鎳坩堝,試劑,試驗用水,熔劑環境,通風設備、加熱設備 |
Pb
|
溶樣容器為氟特隆,污染源只有少量試劑和試驗用水 |
瓷坩堝.試劑,試驗用水,熔劑 |
4消解設備
現有的微波消解裝置已比較 成熟地運用于溶解領域, 這些設備有準確的溫度和 壓力傳感系統,并能采集 數據后迅速反饋給微波發 生裝置,以達到控制微波 發射功率的目的‘引。