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1.熔融法
熔融法是一种分解效率很高的分解方法,将原来不易溶的样品转变成可溶于水或酸的物质。该法主要靠高温下固体与熔剂间发生的多相反应。其主要缺点是要求使用相当过量的熔剂,试剂本身的杂质连同坩埚等被腐蚀下来的杂质会严重污染分析溶液。同时,样品制备期间引入了大量盐类,这就要求在分析前必须高倍稀释,因而降低了方法检出限。
熔融法分三种:①碱金属熔融(使用碳酸盐、氢氧化物、过氧化物或硼酸盐);②酸熔融(使用焦硫酸盐、氟氢酸盐,硼氟酸盐或氧化硼等),常用于地质样品的消解;③氧化还原熔融(使用混合熔剂:氧化剂或还原剂加上碱熔使用的熔剂,以及在元素硫存在下的碱熔融),常用于贵金属的消解。
碱金属熔融法很多用于植物和生物样品的分解,但大量熔剂的加入使方法检出限增高。使用碱金属熔剂还有两个缺点:一是过量的易电离元素,尤其是K, Na等,会引起严重的基体效应(如信号抑制)。这种基体干扰的程度甚至超过可溶性总固体引起的干扰。二是对于ICP-MS分析来说,可能引起严重的多原子离子干扰。
碳酸钠和碳酸钾及两者等当量的混合物是碱熔法中最常用的熔剂,三者的熔点分别是850℃,980℃和500℃,也可采用碳酸氢盐代替碳酸盐。一般碳酸氢盐容易制成纯度高的物质,并且在300℃加热就会转变成碳酸盐。碳酸盐熔融法经常用于硅酸盐样品的分解。对坩埚的腐蚀比较严重,因为碱金属碳酸盐熔解后有一部分解成碱金属氧化物,后者会严重腐蚀坩埚。碳酸盐熔融法中最常用的是铂或铂金坩埚,加铱或铑可增加铂的机械强度,而加金或错可增加铂的抗化学浸蚀能力。碳酸盐熔融时,有些金属被挥发,如砷和硒部分挥发,而铊和汞完全挥发。
碱金属氢氧化物是另一种极有效果的碱性熔剂,NaOH和KOH的熔点分别是328℃和360℃。由于熔解时氢氧化物释放出水会引起熔物的喷溅,所以一般先在熔点温度下将熔剂脱水,待重新固化后再将样品放在上面。关于熔剂的用量,一般比试样过量10倍即可,时间一般需5~15min,但对于某些难分解的矿物样品要求较长时间。
过氧化钠也是一种最有效的碱熔试剂,除了具有很强的分解能力外,熔化时还具有很强的氧化能力,将许多种阳离子氧化成最高价态。过氧化钠对坩埚的腐蚀比较严重。可预先在坩埚内表层熔成一层碳酸钠层,然后再用于过氧化钠的熔融过程,这样可提高坩埚的抗腐蚀能力。过氧化钠熔融法常用于稀土元素分析,需经阳离子交换树脂柱进行分离,流程较长。
对于那些在碱介质中生成易溶高价酸阴离子的元素,过氧化钠熔融法有一定优点。用水浸取熔融物时易将两性元素与弱碱性元素分离开。但由于过氧化钠不易提纯,试剂空白值较高,且热解石墨坩埚为层状结构,不易清洗,反复使用的过程中有些元素的空白值不易控制,故限制了将此法用于低含量元素的测定。另外,此流程所用热解石墨埚价格昂贵,易被氧化破损,成本较高。
有些样品中的某些元素(如重稀土等元素),无论采用敞开容器酸溶法或高压封闭酸溶法,都不能保证难溶相完全分解,因此可采用酸溶和微熔融法结合的方法来解决此类问题。通常是先采用敞开酸溶法,将溶液过滤,剩余残渣再加入少量熔剂(比如,过氧化钠或偏硼酸锂等)进行熔融处理,之后将二者溶液合并进行测定。这种方法效果很好,既采用了酸溶法空白低,盐类少的优点,又利用了熔融法解决了极微量的难溶相,同时减少丁全熔融法引入大量盐的缺点。
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