《样品前处理》PPT课件.ppt

样品前处理,前言,除少数分析手段如X-荧光、中子活化、活化源质谱可直接分析固体样品外，大多数分析方法如原子吸收光谱法、电化学法、发射光谱法以及比色分析法等湿法分析，均要把分析的样品首先转变成均匀的溶液。 有时样品可以不经过预处理直接进行测定，但是在绝大多数情况下，必须经过处理，先制备成样液，然后再进行定量。,消解除去样品中有机成分或从样品中浸提出待测成份的方法很多。有干法、湿法；有在密闭系统中也有在开放系统中；有高压也有在低压下；有用无机的酸碱试剂，也有用有机溶剂等等。 这些方法各有其特点，应根据样品的待测元素以及实验设备等选用。,在选用分析方法进行元素分析时，应结合样品的性质、待测元素和定量方法对以下几个问题加以权衡：如样品预处理过程是否安全？是否对所有的器皿有影响？所用的方法对样品的分解效果如何？所用试剂是否会对定量产生干扰?是否造成了不能忽略的沾污？预处理的方法能否导致待测元素的损失或产生该元素的不溶性化合物等等。,一、 消化技术,消化技术,第一节 方法简介,第二节 仪器设备,第三节 操作方法,第一节 方法简介,消化也称消解，它是将样品与酸、氧化剂、催化剂等共置于回流装置或密闭装置中，加热分解并破坏有机物的一种方法。,第二节 仪器设备,用于样品消化的仪器设备主要有电热板、马福炉、高温消化炉等。,第二节 仪器设备,第二节 仪器设备,第三节 操作方法,一、操作方法,二、金属总量测定的前处理技术,操作方法,溶 解 法,对于基体中的主要成分为易溶性矿物质的样品可用溶解法分解，即用适当的溶剂将固体样品溶解转化为液体样品，同时将待测组分转化为可测定形态。分解用的溶剂可以是单一溶剂如水、单一的酸或碱溶液，也可以是混合溶剂如混合酸、酸氧化剂或酸还原剂。,熔 融 法,熔融法也可以称作碱分解法。熔融法是在熔剂熔融的高温条件下分解样品，通过复分解反应使被测组分转化为能溶于水或酸的形式，再用水或酸浸取，使其定量进入溶液。,常用溶剂有Na2CO3、 Na2O2、NaOH、KOH、 硼砂-硼酸、焦磷酸钾等。,湿 法 消 解,该法也称酸消化法，主要是指用不同酸或混合酸与过氧化氢或其他氧化剂的混合液，在加热状态下将含有大量有机物的样品中的待测组分转化为可测定形态的方法。它在目前实验室工作中占大多数。,水,土壤,肥料,湿 法 消 解,硝 酸 消 解,硝酸-高氯酸 消解,消煮时HNO3具有强的氧化力，热的浓HClO4是最强的氧化剂和脱水剂，能将组分氧化成高价态。加热时生成无水HClO4，可进一步与有机质作用，使有机物很快被氧化分解成简单的可溶性化合物，二氧化硅则脱水沉淀。,HNO3-HClO4消解样品是破坏有机物比较有效的方法，但要严格按照操作程序，防止发生爆炸。,硝酸-高氯酸 消解,硝酸-硫酸 消解,两种酸都有较强的氧化能力，其中HNO3沸点低，而H2SO4沸点高（338）； 热的浓H2SO4具有强的脱水能力和氧化能力，可以比较快地分解试样，破坏有机物； 二者结合使用，可提高消解温度和消解效果。,硝酸-硫酸 消解,常用的HNO3与H2SO4的比例为5:2，消解时，先将HNO3加入样品中，加热蒸发至小体积，稍冷，再加入H2SO4、HNO3，继续加热蒸发至冒大量白烟，冷却，加适量水，温热溶解可溶盐，若有沉淀应过滤。为提高消解效果，常加入少量H2O2。,硫酸-磷酸 消解,两种酸的沸点都比较高，其中H2SO4氧化性较强，H3PO4能与一些金属离子如Fe3+等络合，故二者结合消解样品，有利于测定时消除Fe3+等离子的干扰。,该方法常用于测定汞的样品。KMnO4是强氧化剂，在中性、碱性、酸性条件下都可以氧化有机物，其氧化产物多为草酸根，但在酸性介质中还可继续氧化。,硫酸-高锰酸钾 消解,用浓H2SO4-H2O2氧化剂消煮植物样品时，其中的有机物经脱水碳化、氧化分解，变成CO2和水，使有机氮和磷转化为铵盐和磷酸盐，可在同一份消煮液中分别测定全氮、磷、钾。,肥料中总氮、总磷、总钾的测定，样品的消化均采用H2SO4-H2O2消解法进行消解。,硫酸-过氧化氢 消解,多元 消解法,为提高消解效果，在某些情况下需要采用三元以上酸或氧化剂消解体系，混合溶剂具有更强的溶解能力，应用广泛。,目的及前提,多元 消解法,硝酸-硫酸-高氯酸消解法,应用实例,硝酸-硫酸-五氧化二矾消解法,应用实例,硝酸-氢氟酸-高氯酸消解法,应用实例,硝酸-硫酸-高锰酸钾消解法,应用实例,盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解法,应用实例,干 法 灰 化,干法灰化又称燃烧法或高温分解法。有机样品常采用干法灰化分解，这样制备的试液空白值较低，对微量元素的分析有重要意义。,干 法 灰 化,高温电炉直接灰化法,利用高温电炉对样品进行灰化，温度一般为450-550，根据样品种类和待测组分的性质不同，选用不同材料的坩埚和灰化温度。常用的有石英、铂、银、镍、铁、瓷、聚四氟乙烯等材质的坩埚。,高温电炉直接灰化法,应用实例,高温电炉直接灰化法,为什么要炭化：试样在放入高温炉灼烧前要先进行炭化处理。 （1）防止在灼烧时，因温度高试样中的水分急剧蒸发使试样飞扬； （2）防止糖、蛋白质、淀粉等易发泡膨胀的物质在高温下发泡膨胀而溢出坩埚； （3）不经炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全 。,燃烧法,燃烧法又称氧弹法，用于灰化含汞、硫、砷、氟、硒、硼等元素的生物样品。将样品装入样品杯，置于盛有吸收液的铂内衬氧弹中，旋紧氧弹盖，充入氧气，用电火花点燃样品，使样品灰化，待吸收液将灰化产物完全溶解后，即可用于测定。,氧瓶燃烧法,氧瓶燃烧法是一种简单易行的低温灰化法。它是将少量样品用滤纸包裹后，固定在瓶塞的夹子上，放入预先充满氧气的锥形瓶（氧瓶）中燃烧，而密闭的瓶内盛有适当的吸收剂以吸收燃烧产物，然后进行测定。,操作简便、快速，由于在密闭 系统内进行，减少了损失和污染,低温灰化法,低温灰化法是利用高频电场激发氧气产生激发态原子的技术，使样品进行氧化分解。通常在100以下就能使样品完全灰化，在测定含砷、汞、硒、氟等易挥发元素的生物样品时效果十分显著。,高压消解,高压消解是一种在高温、高压下进行的湿法消解过程，即把样品和消解液（通常为混酸或混酸氧化剂）置于合适的容器中，再将容器装在保护套中，在密闭情况下进行分解。,微波消解技术,利用微波的穿透性和激活反应能力,加热密闭容器内的试剂和样品,可使制样容器内压力增加,反应温度提高。,原理,微波消解技术,大大提高了反应速率； 缩短样品制备的时间； 可控制反应条件，制样精度更高； 减少对环境的污染； 改善实验人员的工作环境。,优点,微波消解技术,金属总量测定的前处理技术,水 样,由于含有较多的有机物和悬浮物，样品需加入少量HNO3酸化并加热处理，对特别污浊的样品则需进行消化处理，可用HNO3-H2SO4或HNO3-HClO4加热进行酸消解；也可用NaOH-H2O2或氨水-H2O2蒸发至干进行碱消解；还可用干灰化法，将样品蒸干后放入马弗炉中在500-550加热将有机物灰化。冷却后用稀HCl稀释。,排放水,土壤和底泥样品,干灰化消解样品时常用碳酸钠为熔剂，使之与样品充分混匀，并在上面再平铺一层碳酸钠，然后放入马弗炉中在900灰化半小时以上。待样品熔融完全后将熔块倒入烧杯中研碎，再加入HCl使熔块溶解，加水定容后以备测定。干灰化法更适用于有机质含量较高的底泥样品的分解。,土壤和底泥样品,土壤和底泥样品也可以用H2SO4、HNO3或HClO4与其他强酸混合液进行酸消解。与干灰化法相比，酸消解耗时较长，当样品含有较高有机质时还需加入KMnO4、V2O5或H2O2加速破坏有机质。,生物样品,体液,生物样品,动物样品,由于不含硅，动物样品如肌肉、组织器官和鱼肉等可采用简单加热，残渣用硝酸和过氧化氢溶解的干消化法处理，消化后可测定样品中的镉、钴、铬、铜、锰、镍、铅和锌。湿法消解同样适用于动物组织样品的前处理。特别适用于测定样品中的挥发性元素。,动物组织样品,植物样品,干法消解时需将样品加热到450， 经干法灰化后，用原子光谱法可测定样 品中大量的钙、钾、镁、钠，少量的铁、 锰，痕量的镉、钴、铬、铜、钼、镍、 铅、锑、铊、钒和锌。,干 法,植物样品,H2SO4-H2O2消解适用于铝、镉、铬、 铜、铁、锰、铅、钒的测定。HNO3- HClO4消解可用于测定镉、铬、铜、铁、 锰时样品的前处理。,湿 法,食品和饲料样品,干法消化：样品在马弗炉中（一般550）被充分灰化。灰化前须先碳化样品，即把装有待测样品的坩埚先放在电炉上低温使样品碳化，在碳化过程中为了避免测定物质的散失，往往加入少量碱性或酸性物质（固定剂），通常称为碱性干法灰化或酸性干法灰化。,食品和饲料样品,湿法消化法：湿法消化一般用HNO3-HClO4、KMnO4-H2SO4等进行消化。由于湿法消化是在溶液中进行的，反应也较缓和一些，因此被分析的物质散失就大大减少。湿法常用于某些极易挥发散失的物质，除了汞以外，大部分金属的测定都能得到良好的结果。,二、溶剂萃取法,是利用样品液中各组分在不同溶剂中溶解度的不同，选用适当溶剂，将待测成分从样品液中萃取出来，与