专利名称：酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法
技术领域：
本发明涉及一种酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法。
背景技术：
元素分析是在化学分析中的重要部分，许多微量或痕量的金属元素(如铜、锰、锌、铁、铅、镉、铬等)是农产品、食品、药品、饲料等产品质量的重要分析技术指标。在实验过程中，绝大多数样品需要用硝酸、高氯酸、过氧化氢等试剂来消化分解，将固态样品变为液态的样品溶液，方可进行下一步的仪器测定，样品消解效果的好坏直接影响分析结果的精确度和准确度。由于样品中金属元素的含量较低，而环境中金属元素无处不在，分析过程中消解样品很容易受到环境的粉尘污染而影响分析结果准确性，因此样品消解是元素分析的关键技术。目前实验室所使用的样品消解方法有干灰化法、湿消解法、微波消解法和高压罐消解法等。这些消解法分别存在如下的弊端:(1)干灰化法。使用此法时，如果设定马弗炉的温度较高(> 500°c)则可造成某些低温元素挥发损失(如镉、钾、汞等元素)，如果设定马弗炉的温度较低，则有机物难于灰化完全，不论元素挥发损失还是样品灰化不彻底都可直接影响分析结果的准确性。此外，样品灰化时间较长(8小时以上)、过程繁琐(须经过转移-酸溶灰分-赶酸-玻棒转移定容等步骤)、样品容易被环境粉尘污染等等都是干灰化法的缺点。(2)湿消解法。通常将样品称于小烧杯中，加入一定量的酸后盖上表面皿，置于电热板上消化分解样品。在消解过程中，由于表面皿盖子不能密封，有时在样品尚未消解完全之前硝酸即被蒸干而影响样品消解效果，进而影响分析结果的准确性，而反复加酸消解，增加了样品被污染的机会影响分析结果的精密度。如果酸未被蒸干，样品消解完全后(样品溶液清亮透明)又需要蒸发赶酸(仪器测定的基本要求)，蒸发时如果不打开表面皿盖子，则赶酸的时间较长(>24小时)，如果打开表面皿盖子，赶酸的时间虽然缩短，但样品被曝露在空气当中，容易被环境中的粉尘所污 染，并且整个过程产生的大量酸挥发物质被排到空气当中，污染了环境空气。(3)微波消解法和高压罐消解法。两种方法虽然使用了消解仪器，但其赶酸的步骤方法和湿消解法是一致的，同样具有上述湿消解法赶酸的弊端，而且在将微波消解管或高压消解管中的样品溶液转移到小烧杯蒸发赶酸过程中，手工操作增加了样品被污染的机会。综上所述，目前实验室元素分析的样品消解方法存在诸多实际弊端，研究建立新的样品消解方法具有现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供了一种酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案为:提供酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法，其中，包括以下几个步骤:( I)采用三角瓶、试管或其它具有磨口的耐热器皿为消化容器，在消化容器的磨口盖上嵌入一段垂直出气管，出气管的一端与消化容器相通，另一端伸入到冷凝室中，构成了酸回流积液消化系统装置；(2)称取0.2g 5.0g的固体样品于消化容器中，加入2.0ml 21.0ml氧化物质，成为待消解样品；(3)将装有待消解样品的酸回流积液消化系统装置放到电热板上消解，先设置低温消化，低温温度为100°c 180°c，加热消解样品，直至固体样品消解完全，样品溶液清亮透明；(4)待样品消解完全后，接着升高电热板温度进行蒸发赶酸处理，高温温度为200°C 350°C，直至消化容器的底部剩余0.2ml 0.5ml的酸为止；(5)取下消化容器，加入少量的去离子水或超纯水溶解盐分，转移并定容到容量瓶中，成为待测溶液；而冷凝室内收集到的酸液则可用作洗液或重蒸利用。所述氧化物质为硝酸或硝酸和过氧化氢或硝酸和高氯酸。所述固体样品为农广品、食品、药品或词料等。所述冷凝室为单一个容器或多个消化容器共用的箱体。本发明的优点主要体现在以下几方面:(I)建立了一种从样品消解到蒸发赶酸的全程封闭式消解方法，方法避免了消化样品和环境空气的直接接触，避免了环境粉尘对消化容器内样品的污染，大大提高分析结果的精密度和准确度。
(2)本方法采用酸回流消解方式，减少了酸用量，降低空白值，实现了用较少的酸消化较大量样品的目标。(3)通过玻璃容器温差的冷凝作用，可积液回收一定量的酸(约40%_80%)，减少酸挥发物质对空气的排放，起到了节能环保的效果。(4)大大缩短赶酸时间，在封闭的状态下，将传统24小时以上的赶酸时间缩短为20分钟左右完成，大大提高了工作效率。(5)实验过程避免了反复加酸，减少了工作强度，减少样品被污染的机会，提高了实验结果的精密度。(6)用本法消解样品，测定结果准确可靠。
具体实施例方式原理在称取的样品中加入硝酸、过氧化氢和高氯酸等氧化物质，可使样品中的有机物消化分解，固态样品变成溶液，制成待测样品溶液。采用三角瓶、试管或其它具有磨口的耐热器皿为消化容器，在消化容器的磨口盖上嵌入一段垂直出气管，出气管的一端与消化容器想通，另一端深入到一个冷凝室(缓冲空间)当中，构成了酸回流积液的样品消化系统。选择用电热板消解样品，将配套有酸回流积液装置的消化容器或消化仪放到电热板上，先设置低温消化，在温度的作用下，大量的硝酸与样品反应，消化分解样品，而另一部分硝酸则被气化挥发，酸气通过出气管时，由于出气管上下温差的冷凝作用，酸液又回滴到消化容器当中继续分解样品，如此反复，直至样品消解完全为止(样品溶液清亮透明)，减少了硝酸的损失，硝酸不容易被蒸干，提高硝酸的利用率，减少了硝酸的用量。待样品消解完全后，接着升高电热板温度，在高温的作用下，大部分硝酸挥发，此时酸气通过出气管时由于温度较高而不能冷凝成酸液，酸气继续进入到了冷凝室，在温差的作用下大部分被冷凝收集，小部分未被冷凝的酸气由出气口排出。消化容器内剩余少许酸的样品溶液，经转移、定容后成为待测样品溶液。实施例1称取一定量(0.2克 5.0克)的农产品固体样品于消化容器中，加入2.0mL 20.0HlL硝酸，盖上附有出气管和冷凝室的磨口盖子；将消化容器放到电热板上，打开电源开关，设定消化温度为100°c 180°C (视样品类型而定)，加热消解样品，直至样品消解完全(样品溶液清亮透明)。接着升高电热板温度为200°C 350°C (视加酸量而定)，进行蒸发赶酸处理，直至消化容器的底部剩余少许的酸(约0.5mL)为止。取下消化容器，加入少量的去离子水或超纯水溶解盐分，转移并定容到容量瓶中，成为待测溶液。而冷凝室内收集到的酸液则可用作洗液或重蒸利用。实施例2称取4克的农产品固体样品于消化容器中，加入15 mL硝酸溶液和加入0.5 mL的过氧化氢溶液，盖上附有出气管和冷凝室的磨口盖子；将消化容器放到电热板上，打开电源开关，设定消化温度为120°C，加热消解样品，直至样品消解完全(样品溶液清亮透明)。接着升高电热板温度为250°C，进行蒸发赶酸处理，直至消化容器的底部剩余少许的酸(约0.3mL)为止。取下消化容器，加入少量的去离子水或超纯水溶解盐分，转移并定容到容量瓶中，成为待测溶液。而冷凝室内收集到的酸液则可用作洗液或重蒸利用。实施例3称取5.0克的食品固体样品于消化容器中，加入20.0 mL硝酸和加入0.6mL的过氧化氢，盖上附有出气管和冷凝室的磨口盖子；将消化容器放到电热板上，打开电源开关，设定消化温度为150°C，加热消解样品，直至样品消解完全(样品溶液清亮透明)。接着升高电热板温度为300°C，进行蒸发赶酸处理，直至消化容器的底部剩余少许的酸(约0.3mL)为止。取下消化容器，加入少量的去离子水或超纯水溶解盐分，转移并定容到容量瓶中，成为待测溶液。而冷凝室内收集到的酸液则可用作洗液或重蒸利用。实施例4称取一定量(0.2克 5.0克)的饲料固体样品于消化容器中，加入2.0mL 20.0mL硝酸溶液，和加入0.5 mL 1.0 mL的高氯酸溶液，盖上附有出气管和冷凝室的磨口盖子；将消化容器放到电热板上，打开电源开关，设定消化温度为100°C 180°C，加热消解样品，直至样品消解完全(样品溶液清亮透明)。接着升高电热板温度为200°C 350°C，进行蒸发赶酸处理，直至消化容器的底部剩余少许的酸(约0.2 0.5mL)为止。取下消化容器，加入少量的去离子水或超纯水溶解盐分，转移并定容到容量瓶中，成为待测溶液。而冷凝室内收集到的酸液则可用作洗液或重蒸利用。1、试验结果与分析1.1不同消解方法测定的空白值和精密度对比试验空白值是分析方法的重要技术控制指标，随同样品同步实验，可直接反应实验过程样品被污染的程度和用于校正残留酸等影响因子引起的误差，提高分析结果的准确度。分别采用干灰化 法、湿消解法、微波消解法、高压罐消解法和本发明的消解方法做空白值试验，加入相同量的酸(5 mL硝酸和0.5 mL过氧化氢)，各设12次重复，分别按各自的消解方法消解定容后，用相同一台石墨炉原子吸收分光光度计分别测定铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)元素的空白值，计算相对标准偏差(RSD)。结果表明(见表I):本发明方法测定的空白值最低，试验精密度(RSD)明显优于其它的消解方法。表I不同消解方法测定的空白值试验结果/ug.L-权利要求
1.酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法，其特征在于，包括以下几个步骤: (1)采用三角瓶、试管或其它具有磨口的耐热器皿为消化容器，在消化容器的磨口盖上嵌入一段垂直出气管，出气管的一端与消化容器相通，另一端伸入到冷凝室中，构成了酸回流积液消化系统装置； (2)称取0.2g 5.0g的固体样品于消化容器中，加入2.0ml 21.0ml氧化物质,成为待消解样品； (3)将装有待消解样品的酸回流积液消化系统装置放到电热板上消解，先设置低温消化，低温温度为100°C 180°C，加热消解样品，直至固体样品消解完全，样品溶液清亮透明； (4)待样品消解完全后，接着升高电热板温度进行蒸发赶酸处理，高温温度为200°C 350°C，直至消化容器的底部剩余0.2ml 0.5ml的酸为止； (5)取下消化容器，加入少量的去离子水或超纯水溶解盐分，转移并定容到容量瓶中，成为待测溶液；而冷凝室内收集到的酸液则可用作洗液或重蒸利用。
2.如权利要求1所述的酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法，其特征在于:所述氧化物质为硝酸或硝酸和过氧化氢或硝酸和高氯酸。
3.如权利要求1所述的酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法，其特征在于:所述固体样品为农产品、食品、药品或饲料。
4.如权利要求1所述的酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法，其特征在于:所述冷凝室为 单一个容器或多个消化容器共用的箱体。
全文摘要
本发明公开了酸回流积液式环保高效元素分析样品消解方法，包括(1)制备配套有酸回流积液装置的消化容器；(2)称取0.2g～5.0g的固体样品于消化容器中，加入2.0ml～21.0ml氧化物质，制成待测样品溶液；(3)将装有待测样品溶液的配套有酸回流积液装置的消化容器放到电热板上消解；(4)待样品消解完全后，接着升高电热板温度进行蒸发赶酸处理；(5)取下消化容器，加入少量的去离子水或超纯水溶解盐分，转移并定容到容量瓶中，成为待测溶液。本法从样品消解到蒸发赶酸的全程封闭式消解方法，方法避免了消化样品和环境空气的直接接触，避免了环境粉尘对消化容器内样品的污染，大大提高分析结果的精密度和准确度。
文档编号G01N1/44GK103245553SQ201310196980
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月24日 优先权日2013年5月24日
发明者周聪, 赵敏 申请人:中国热带农业科学院分析测试中心