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全自動石墨消解儀

元素的分析測定是否準(zhǔn)確對實(shí)驗(yàn)研究相當(dāng)?shù)闹匾谠胤治銮皩悠非疤幚硎欠治龌瘜W(xué)研究的重要過程。元素測定的樣品在前處理中統(tǒng)方法有濕法消解和干法消解。干法消解是將待測樣品在高濕爐中灰化后再加入酸溶解。整個消解過程時(shí)間長,能耗大,待測元素易受污染和損失。濕法消解是在樣品中添加硝酸、高氯酸、氫氟酸、硫酸、過氫化氫、苛性鈉等溶液,再經(jīng)高溫消解,使樣品澄清透亮。傳統(tǒng)的加熱設(shè)備如電熱板、電爐等,因溫控精度不高、樣品受熱不均勺、樣品消解程度不統(tǒng)一、環(huán)境污染嚴(yán)重、消解元素易損失等問題,已逐漸被其它消解設(shè)備如微波消解儀、全自動石墨消解儀等取代。

微波消解儀是目前應(yīng)用廣泛的消解設(shè)備。其原理是將樣品置于密閉消解罐中,使樣品與酸的混合物在微波場的作用下,表層不斷地?cái)噭悠屏选⒉粩嗟禺a(chǎn)生新鮮表面與酸反應(yīng),促使樣品快速溶解。由于消解罐具有密閉性,在樣品與酸的反應(yīng)過程中,內(nèi)部分子間產(chǎn)生的劇烈振動和碰撞,會使罐內(nèi)溫度升高,罐內(nèi)壓力增大,壓力過大時(shí)消解罐會發(fā)生變形甚至破裂,引發(fā)安全隱患。同時(shí)微波消解后的消解液仍需加熱板、趕酸儀等設(shè)備來進(jìn)行升溫排酸處理,耗時(shí)費(fèi)力,影響工作效率,極易引入人為誤差,影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。有實(shí)驗(yàn)人員在對水產(chǎn)品中總砷消解方法進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn),微波消解可處理砷存在形態(tài)結(jié)構(gòu)相對簡單的樣品,對于水產(chǎn)品中總砷的測定,需在微波消解完成后,補(bǔ)加硫酸、高氯酸等髙溫下再次消解、趕酸后,方能得到滿意的結(jié)果。

全自動石墨消解儀又稱程序控溫石墨消解儀,作為無機(jī)樣品前處理設(shè)備,與微波消解儀有互補(bǔ)作用。全自動石墨消解儀因其敞開式的消解過程,使得實(shí)驗(yàn)更加安全；操作上也因全自動化電腦操作代替了人工,使得酸液的添加、試樣的消解以及消解液的趕酸、濃縮、定容等操作全部由儀器自動完成,實(shí)現(xiàn)了消解過程的無人力值守,在樣品預(yù)處理過程中已顯示出其顯著的優(yōu)勢,被國內(nèi)外越來越多的實(shí)驗(yàn)室采用。遠(yuǎn)程的操控使得實(shí)驗(yàn)人員無需在實(shí)驗(yàn)過程直接與消解時(shí)產(chǎn)生的酸霧接觸，更加安全，自帶排風(fēng)系統(tǒng)也不需要另外采購?fù)L(fēng)柜。

下面介紹下全自動石墨消解儀，讓大家更進(jìn)一步對全自動石墨消解儀的了解。

1、全自動消解儀原理

全自動消解儀采用高純石墨塊,在高溫條件下用酸將待測樣品中的有機(jī)物或還原性物質(zhì)破壞,使樣品消解為澄清透明。高純石墨塊具有優(yōu)良導(dǎo)熱性、合適的熱容量和可加工性,經(jīng)鉆孔加工后的石墨塊可對批量樣品進(jìn)行環(huán)繞立體均勻加熱,使樣品各部位受熱均勻。

2、全自動石墨消解儀的特點(diǎn)

2.1消解過程安全

與微波消解方式不同,全自動消解儀屬于敞開式的消解方式,消解過程更加安全,在常壓條件下就可以大批量處理樣品,避免了由于壓力造成的安全隱患。

2.2批處理能力高

以格丹納公司的DS-72全自動石墨消解儀為例,可同時(shí)對72個樣品進(jìn)行消解,樣品批處理能力強(qiáng)，雙溫雙模式可以更多樣式消解樣品。

2.3稱樣范圍廣

微波消解法稱量樣通常只有0.2~0.5g,單個樣品的消化量較少。采用程序控溫的全自動石墨消解儀消解處理植物硒時(shí),單個樣品的消化量可達(dá)到10.0g以上,大大高于微波消解法的常規(guī)稱樣量,可滿大稱樣量樣品的分析要求。

2.4稱取樣品方便

以聚四氟乙烯為原材料的消解管耐酸耐堿,且直徑較微波消解管直徑大稱取樣品于消解管時(shí)更加方便。對于易吸附于管壁的樣品(如粉狀、糊狀樣品),在消解初期可利用酸蒸氣的回流,將樣品帶回管底,使樣消解更完全。

2.5自動化程序高

消解管架可自動升降、震蕩、搖勻,在補(bǔ)加消解液前可自動實(shí)現(xiàn)消解管的冷卻及添加液體后的震搖功能。在樣品消解過程中,可選擇不同試劑通道添加多種酸液,由程序控制機(jī)械臂自動添加。消解程序后期自動完成消解液的趕酸、定容等操作,省去了樣品轉(zhuǎn)移過程,減少了樣品污染的可能性,提高了實(shí)驗(yàn)效率,降低了勞動強(qiáng)度。

2.6酸的可選擇范圍廣

目前,常用于全自動消解系統(tǒng)的酸液組合有：硝酸-硫酸、硝酸-高氯酸、硝酸-鹽酸、硝酸-氫氟酸、硝酸-高氯酸-氫氟酸、硝酸-鹽酸-氫氟酸等,般可用于微波消解的酸,均可用于全自動消解儀的消解程序。硫酸因其沸點(diǎn)為337℃,高于聚四氟乙烯消解管的使用溫度240℃,且在高溫下會和罐體發(fā)生反應(yīng),破壞消解管表面光潔度,造成元素吸附,一般較少用于微波消解。高氯酸是一種強(qiáng)氧化劑,與有機(jī)物相遇會發(fā)生劇烈氧化反應(yīng),使有機(jī)物迅速分解,同時(shí)使壓力急劇升高,易引起爆炸,大都在常壓預(yù)處理時(shí)使用,極少用于密閉消解罐中。在全自動消解程序中,二者皆可與其它酸組合,強(qiáng)化樣品消解的效果。

2.7樣品消解效果佳

作為樣品消解的恒溫裝置,全自動消解儀將傳統(tǒng)的平板加熱方式改為孔式、環(huán)繞立體加熱方式,加熱體的受熱面積更大,可使受熱體的底部和側(cè)面同時(shí)受熱,受熱更均勻。精確的電腦控溫,使溫度波動幅度小,升溫速率更平穩(wěn),有效避免了樣品的升溫速率過快易使有機(jī)物含量高的樣品溢出等現(xiàn)象。

2.8對實(shí)驗(yàn)環(huán)境無污染

雖然全自動石墨消解文件名是敞開式的消解，但是內(nèi)部自帶排風(fēng)系統(tǒng)與過濾功能，可以將儀器消解過程中的酸霧通過排風(fēng)系統(tǒng)排放到實(shí)驗(yàn)室外部，不需要再購買通風(fēng)櫥設(shè)備，節(jié)省成本。

4、全自動消解儀在分析檢測中的應(yīng)用

目前,全自動消解儀正應(yīng)用于許多領(lǐng)域,如：環(huán)境、食品、醫(yī)藥、化工、科學(xué)研究、電子產(chǎn)品等。

5、結(jié)果討論

全自動消解儀作為一種新的樣品前處理設(shè)備,以其高度的自動化,一次性完成加液、消解、趕酸、濃縮冷卻、定容、混勻等操作,提高了實(shí)驗(yàn)效率,降低了勞動強(qiáng)度,已顯示出明顯的優(yōu)越性,比傳統(tǒng)的濕法消解技術(shù)更加適應(yīng)現(xiàn)代分析實(shí)驗(yàn)的要求。全自動消解儀在分析領(lǐng)域中的應(yīng)用具有快速高效、簡化操作程序、可無人值守、結(jié)果重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。全自動消解儀不僅縮短了樣品前處理的時(shí)間,而且減少了有毒有害氣體以及熱源與實(shí)驗(yàn)人員的接觸時(shí)間,減輕了實(shí)驗(yàn)人員的負(fù)擔(dān)。可以預(yù)見,全自動消解儀將在更多領(lǐng)域有著更加廣闊的應(yīng)用前景。