重金屬測定樣品前處理分類

時間：2023-03-25 15:04:32來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

重金屬測定樣品前處理分類

[db:作者] / 2022-11-28 00:00

常見的消解方法有干灰化法、濕法消解、高壓消解和微波消解。

1.干灰化法指利用高溫除去樣品中的有機質，剩余的灰分用酸溶解，作為樣品待測溶液的方法。該法適用于食品和植物樣品等有機物含量多的樣品測定。把裝有樣品的器皿放在高溫爐內，利用高溫(450～850℃)分解有機物。利用高溫下空氣中的氧將有機物炭化和氧化，揮發掉易揮發的組分。同時，試樣中不揮發組分也大多轉變為單體、氧化物或耐高溫鹽類。

(1)優點。干灰化法具有空白低，操作簡單，設備便宜，并且可以一次處理大批量樣品的優點。

(2)缺點。干灰化法包括：①由于灰化溫度較高，一般都在500℃左右，可能會有部分元素由于蒸發而損失掉(部分樣品可被坩鍋或器皿吸附，還有些樣品可以與坩鍋和器皿反應生成難以用酸溶解的物質，如玻璃或耐熔物質等)，從而導致元素的部分損失，回收率偏低，準確度低。②干灰化法的回收率不是很穩定，建議每批次樣品都做加標回收試驗。③干灰化法的實驗過程比較長，樣品炭化時間需要1h左右，灰化時間4～6h，如果灰化效果不好，還需要加入助灰化劑。

2.濕法消解濕法消解又稱濕灰化法，是利用氧化性酸和氧化劑對有機物進行氧化、水解，以分解有機物的方法。

優點。濕法消解是實驗室常用的一種消解模式，有機物分解速度快、處理時間短、方法得當時，元素無損失。

缺點。濕法消解的試劑用量大，空白值偏高，需要隨時觀察消解情況，費時費力。根據所用試劑，濕法消解分為以下幾類：

(1)硝酸消化法。

(2)硝酸-鹽酸(王水)消化法。

(3)硝酸-高氯酸消化法。

(4)硝酸-硫酸-高氯酸消化法。

(5)硝酸-氫氟酸-高氯酸消化法。

(6)硝酸-過氧化氫消化法，以及其他多酸全消解消化方法。

濕法消解過程主要用到了硝酸、氫氟酸、高氯酸、鹽酸、過氧化氫等試劑。試劑分化學純、分析純、優級純等級別，檢測所用試劑需按照檢測方法要求選擇合適的試劑，并且在試劑采購后要進行試劑符合性檢查。

硝酸(HNO3)，65%濃度，沸點120℃，加熱易分解，是氧化有機物的典型酸，與有機物反應生成一氧化氮，常與高氯酸、過氧化氫、鹽酸和硫酸混用。

過氧化氫(H2O2)，沸點150℃，加熱緩慢分解，過氧化氫是氧化劑(2H2O→2H2O+O2)；與硝酸混合可減少含氮蒸氣，通過增加溫度加速有機樣品的消解過程。典型混合比例是VHNO3：VH2O2=4：1，是微波消解常用的反應體系。

氫氟酸(HF)，40%濃度的氫氟酸沸點為108℃；用于消解礦物、礦石、土壤、巖石以及含硅蔬菜，氫氟酸是唯一能分解二氧化硅和硅酸鹽的酸類；經常與硝酸或高氯酸混用。為避免損壞儀器要求去除氫氟酸，可通過加入硼酸除去溶液中的氫氟酸。

硫酸(H2SO4)，98%濃度的硫酸沸點為340℃，高于特氟龍(TFM)罐子的最大工作溫度；為避免罐子損壞應仔細關注反應，通過脫水反應破壞有機物；300℃是TFM罐子的臨界溫度，對四氟乙烯(PFA)罐子來說溫度過高(該溫度下將熔化)。所以，使用硫酸時應進行嚴格的溫度控制。

高氯酸(HCIO4)，沸點130℃，是一種強氧化劑，能徹底分解有機物。但高氯酸直接與有機物接觸易發生爆炸，因此，高氯酸通常都與硝酸組合使用，或先加入硝酸反應一段時間后再加入高氯酸。高氯酸大都在常壓下的前處理時使用，較少用于密閉消解中，要慎重使用，注意安全。

鹽酸(HCL)，沸點110℃。鹽酸不屬于氧化劑，通常不用來消解有機物。鹽酸在高壓與較高溫度下可與許多硅酸鹽及一些難溶氧化物、硫酸鹽、氟化物作用，生成可溶性鹽。許多碳酸鹽、氫氧化物、磷酸鹽、硼酸鹽和各種硫化物都能被鹽酸溶解。

3.高壓消解高壓消解常用的密封容器是由一個聚四氟乙烯(PTFE)杯和蓋，以及與之緊密配合的不銹鋼外套組成。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。

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。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。分解完成后必須將消解罐徹底冷卻后才能開，打開時應放在合適的通風櫥內小心操作。

(1)優點。高壓消解的優點包括：①成本低，污染少。②密閉系統可避免某些元素的損失(易揮發性元素，如As、Hg、Se、Cd等)。③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地縮短樣品的分解時間，而且使一些難溶解物質易于溶解。④試劑用量減少了，節省了成本，減少了污染。

(2)缺點。高壓消解的缺點包括：①存在爆炸的可能性，因此，需注意安全。②PTFE可耐受的最高溫度為190～230℃，該材料中的填充化合物可能會造成某些元素系統偏差，較難控制。

4.微波消解微波消解是無機元素測定的一種較為有效的前處理手段，其完全在密閉的環境中進行，能盡量避免目標元素的污染和損失，但是該方法稱樣量少，消解的樣品中有大量的氮氧化合物，存在一定的基體干擾，比較適合于ICP-MS的檢測(檢出限較易達到)。若使用微波消解后的溶液進行原子熒光光譜法(AFS)測砷，則需要趕酸。

(1)優點。微波消解的優點包括：①非常短的消解時間，通常以分鐘計算而不是小時。②不損失揮發元素，包括汞(Hg)、砷(As)等。③無酸霧，改善實驗室的工作環境。④無樣品污染。⑤使用最少量的酸溶液，空白值較低。

(2)缺點。微波消解的缺點包括：①儀器成本相對較高，樣品量受限。②對高油脂樣品常消解不完全。③對高油脂樣品很容易爆罐損壞。④微波罐耗材昂貴。

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