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原子吸收样品前处理方法概述 来自：东西电子 整理：nemoium摘要：我作为东西电子的一名实验技术人员，通过本文来为使用东西电子原子吸收仪器的用户具体介绍几种常见的样品前处理方法，以及各种方法适用的样品类型，希望可以让使用者参考借鉴，来体现我们东西电子的员工，对客户的热心服务。关键词：非完全消化法，酸消解法，微波消解法，悬浮液进样技术引言：原子吸收光谱法具有灵敏、快速、选择性高、操作方便等优点，现在被广泛地应用于化工、石油、医药、冶金、地质、食品、生化及环境监测等领域，能测定几乎所有的金属及某些非金属元素。虽然用石墨炉法可以采用程序升温直接分析固体样品但干扰较大，用火焰原子吸收法时，样品要被吸喷雾化后才能被分析，为了使测量的结果有代表性，必须要保证样品均匀的分布在溶液中。所以有许多样品必须要经过前处理才能拿来测定，而不同的样品有不同的前处理方法，同一样品也有多种的前处理方法，选择不同方法的依据就是方便快捷、同时又要尽量减少样品的用量，减少有效成分的流失。样品处理是原子吸收光谱法测定的关键步骤之一，寻找简便有效的样品处理技术，一直是分析工作者的研究的重要课题，在这里我分别列举各种方法，说出它们各自的适用范围，并引用前人分析常见样品的方法为例让大家借鉴参考。第一，灰化法。一般使用温度在450-550之间,用来破坏样品中的有机物成分，使之转化成无机形态。例如：钟国辉，索珍等人用此法处理兔肉，然后用东西电子生产的AA7001 型原子吸收分光光度计成功的同时测定了铜、铁、锌、钙、镁的含量1。样品前处理步骤如下：称取动物鲜样（兔肉）12g 于瓷坩埚中，小火炭化，再移入高温电炉中，500下灰化 16h,取出、冷却，加浓硝酸-高氯酸（3+1）几滴，小火蒸至近干，反复处理至残渣中无炭粒。以盐酸溶解残渣，移入 50ml 容量瓶中，加氯化镧溶液2.5ml 和氯化锶溶液2.0ml（消除磷酸的干扰），加水定溶 50ml.同时做试剂空白。这种方法的优点是能灰化大量样品，方法简单，无试剂污染，空白值低,但操作时间长、操作繁琐、对低沸点的元素常有损失.此法可以处理鱼类、水果、肉、蛋、奶等，若分析 Hg、As、Cd、Pb、Sb、Se等不宜采用法灰化。第二，酸消解法。用适当的酸消解样品基体，并使被测元素形成可溶盐。植物的花叶一般用硝酸，个别的可用 HNO3HCLO4，根茎则视其种类需要添加H2SO4或HF,矿物类和动物类大多需用混合酸。例如：叶先伟用 HCLHFHCLO4消解法处理铜钴矿2。步骤如下：准确称取0.10.2g 试样于150ml 聚四氟乙烯烧杯中，加 15mlHCL,510mlHF,3mlHCLO4，上盖表面皿，加热溶解并蒸至白烟冒尽，取下冷却后，加入 2mlHCL,用少量蒸馏水吹洗杯壁和表面皿，加热溶解盐类，冷却，将试液定容在 100ml 容量瓶中，同时做试剂空白。此法由于对设备要求低，效果相对好，可以处理大米、中草药、矿石、茶叶，骨骼等几乎所有样品，但不适合处理包含易挥发元素的样品，对环境也有一定的污染。第三，非完全消化法。此法只要求消化液均匀透明，不要求消化液无色，消化液中含有可溶有机物。因此，消化温度低，用酸少、耗时短、操作简单，是一种快速的样品预处理技术。张宏霞，杜晓燕，梁艳洁等人就是用此法处理人发，然后用AA7000 型分光光度计成功的测定了人法中的钙和镁3。样品处理方法如下：捡去样品中杂物，用洗衣粉浸泡 8h，洗净，于 7585烘干2h,剪碎，充分混均。称取经处理发样 0.30g 于50ml 锥形瓶中，加入浓硝酸 2.5ml,用玻璃棒压紧发样，置控温消煮炉上，在 0130消化56min 后，边摇动烧杯边滴加过氧化氢 2.0ml,消化至溶液程透明黄棕色，取下锥形瓶，趁热加入乳化剂 OP 溶液2.0ml，摇匀，转入 25ml 带塞比色管中，以二次蒸馏水定容，得均匀透明的乳浊液，同时制备空白。并与酸消解法进行比较，发现测定结果一致。此法相对于酸消解法有一定的优势，现在用此法处理螺旋藻胶囊、肉类、人参、环境样品、土壤、烟叶、茶叶方面的文章均有报道。 第四，悬浮液进样技术。该方法保留了固体进样，不必预分解样品，具有简单、快速、干扰少等特点，常用的悬浮剂有甘油、琼脂、黄原胶和 Triton x-100 等，以琼脂的悬浮性能最佳，加热溶于水后形成胶体，具有良好的动力学稳定性。刘立行，张春光用原子吸收测定人参中的金属元素时就是用的这个方法来处理样品，现在引来为大家作参考。步骤如下：将人参样品洗净，7580烘干，粉碎，过 200 目筛。精确称量0.2g 于干燥烧杯中，加琼脂溶液少量，用玻璃棒搅拌使样品润湿并分开，再用琼脂溶液定容，振动1min,即得4。此法可被用于调味品、蔬菜、水果、草药、茶叶和土壤的测定。第五，微波消解法。该方法是最近几年发展起来的新方法，具有快捷、高效、简便、节约试剂、空白值低等优点，但是需要配置微波溶样炉。可用于测定多种样品，如烟叶、蔬菜、头发、花生、中成药、土壤，保健品的处理均可采用此法，尤其对于易挥发样元素最适合用此法。 其原理是极性分子在微波电场的作用下， 以每秒24.5 亿次的速率不断改变其正负方向，使分子高速的碰撞和磨擦而产生高温，同时一些无机酸类物质溶于水后，分子电离成离子，再微波的作用下，作定向移动，形成电流，离子流动过程中与周围的分子和离子发生高速磨擦和碰撞，使微波能转为热能。由于微波消解样品是在全封闭状态下进行的，避免了易挥发元素的损失，因此回收率高、准确性好，也减少了样品的玷污和环境污染。现引用林捷等人用微波溶样技术处理茶叶为例，说明该方法的使用。步骤如下：用食品粉碎机将茶叶样品磨成粉状，精确称取 0.500g 于聚四氟乙烯溶样杯中，加入3mlHNO3、2mlH2O2,待反应平稳后，盖上杯盖 ， 放入工程塑料外套中置于微波溶样炉内， 设置压力从 1 3 档（0.5mPa,1.0mPa,1.5mPa）定量梯度加压消解。时间510min 内消化完全，取出消解罐，冷却后开盖，把聚四氟乙烯溶样杯置于 120加热板上赶氮氧化物至溶液约 1ml。冷却后转移至10ml 比色管中，用少许去离子水冲洗消化杯，洗液并入比色管内，稀释至刻度，摇匀待测。5第六，酸浸提法。用酸从样品中提取金属元素也是样品处理的一种方法，该法操作简便快捷，但不适于含蜡质的样品。刘建荣等用 HNO3-H2O2浸提牙膏中的铅、镉、铜、锶，再用石墨炉法测定就是个例子。具体的处理步骤如下：挤出牙膏样品约 1g 于 50ml 色管中，加入5mlHNO3，2mlH2O2,放置过夜，次日置于未加热的水浴锅中，先缓慢加热，以防止气泡产生而溢出，待剧烈反应停止后，在水浴中煮沸 1h,取出冷却后，定容至 25ml,混均后，过滤，滤液用于测定。6用该方法可以从食品或粪便中提取锌、锰等,还可以处理化妆品、保健品等。第七，高压消解法。该法不常用，一般用聚四氟乙烯制成容器，具有类似微波炉的特性，置于烤箱或马弗炉加热增压消化样品，温度一般控制在 150 以内。其优点也是可有效防止易挥发元素的损失。如用石墨炉原子吸收法测定保健品中的镉时，处理样品的步骤如下：准确称取样品 0.50002.0000g 于聚四氟乙烯罐内，加 2.004.00mlHNO 3，放置过夜，再加2.003.00mlH2O2(内容物不能超过罐容积的1/3)盖上内盖，然后旋紧不锈钢外套，在恒温箱内于 120140放置 23h,在箱内自然冷却至室温，将消解液滤入 25ml 容量瓶中定容。同时做试剂空白。7结论 酸消化法和微波消化法都是常用较好的方法，在测定不同的样品时应该根据样品的性质和分析的金属元素的性质以及自己的实验条件，采用不同的分析方法。选择不同方法的依据就是方便快捷、同时又要尽量减少样品的用量，减少有效成分的流失。 参考文献 1. 钟国辉，索珍.原子吸收光谱法测定动物性食品中铜、锌、铁、钙、镁.理化检验-化学分册，2003，4：240 2. 叶先伟.火焰原子吸收法测定人铜钴矿中的镍、锌、锰、钙和镁.江西有色金属，2002，1：43 3. 张宏霞，杜晓燕，梁艳洁.非完全消化火焰原子吸收光谱法测定人发中的钙和镁.哈尔滨医药，2004,2：47 4. 刘立行，张春光.火焰原子吸收光谱法测定人参中的钙镁.2004,6:632 5. 林捷，郑艳影，柯华等.茶叶中铅和铜的微波消解原子吸收法测定.职业与健康，2004，6：43 6. 刘建荣，董兵，郑星泉等.牙膏中铅、镉、铜、锌、锶同时测定的原子吸收法.环境与健康杂志，2004，5：339 6. 邓勃，迟锡增，刘明钟等。应用原子吸收与原子荧光光谱分析，化学工业出版社pP5551. 器皿的选择与洗涤 11器皿的选择 对于微量元素分析来说，所用器皿的质量以及洁净与否对分析结果至关重要。因此在选择用于保存及消化样品的器皿时，要考虑到其材料表面吸附性和器具表面的杂质等因素可能对样品带来的污染。一般来说，实验室分析测定所用仪器大部分为玻璃制品，但是由于一般软质玻璃有较强的吸附力，会将待测溶液中的某些离子吸附掉而丢失，因此试剂瓶及容器最好避免使用软质玻璃而使用硬质玻璃。另外目前微量元素分析常用的还有塑料,石英,玛瑙等材料制成的器皿，可根据测定元素的种类以及测定条件来选择适用的器皿。 12器皿的洗涤 容器的洁净是获得准确测定结果的保证。一般洗涤程序应为：器皿先用洗涤剂刷洗，再用自来水冲洗干净,30%硝酸浸泡48小时,然后用蒸馏水冲洗数次,最后再用超纯水浸泡24小时烘干备用.有试验证明经以上程序处理过的器具无锌铜铁镁等元素存在。 2.水及试剂 21水的纯度 测定微量元素含量所用水的纯度对分析测定结果有很大影响，不纯净的水会污染待测样品影响测定结果。一般来说，使用去离子水即可满足要求，使用超纯水（电阻大于10欧姆）或经亚沸石英蒸馏器蒸馏的新鲜双蒸水则更好。 22试剂及保存 在原子吸收分析中，酸试剂以硝酸高氯酸和盐酸最为常用。其中浓硝酸和高氯酸为强氧化剂，常被用于样品的消解；稀盐酸则常被用于无机物样品的溶解。因为无机酸中一般都含有少量金属离子存在，因此应选择纯度较高的试剂。一般来说，各种酸试剂应使用优级纯制剂。另外，用以配制标准溶液的标准物质应选用基准试剂。总之，以选用的试剂不污染待测元素为准则。在实践中，如果在仪器灵敏度范围内检测不出待测元素吸收信号就可以使用。贮备液应为浓溶液（一般来说浓度为1000ppm的贮备液在一年内使用其结果不受影响）。标准曲线工作液因为较稀应当天使用，久放则其曲线斜率会有改变。 3样品的前处理 样品的预处理是在进行原子吸收测定之前，将样品处理成溶液状态，也就是对试样进行分解，使微量元素处于溶解状态。样品经过预处理后才能进行原子吸收光谱测定。要使饲料样品中的微量元素处于游离状态，常用的方法有高低温灰化法湿消化法酸溶解法以及密封微波溶样法，下面就对各种方法作一介绍。 31干法灰化 饲料原料及配合饲料的预处理可采用此法。具体可分为马福炉高温灰化法和等离子体低温灰化法两种。高温灰化：即将饲料样品在高温下灼烧，使样品中含有的大量纤维素，蛋白质和油脂等有机物质分解挥发，仅留下矿物质灰分。饲料中CuFeMnZnMg的测定方法国家标准就采用的高温干灰化法5.高温灰化具体方法为：将过八十目筛经准确称量的风干饲料样品（一般为1.0000-3.0000g）放入洁净的瓷坩埚中，先在300的电热板上炭化，待无烟产生后转至马福炉中,450高温灼烧3-5小时（至样品白色或灰白色无炭粒为止），在干燥器内冷却后取出，然后缓慢滴加1：1盐酸或1：1硝酸5ml溶解后，无损失地转移到100ml容量瓶中，用超纯水或新鲜双蒸水定容至刻度待测，同样方法测定空白液。干灰化法的优点是适合于大批样品分析，且酸空白低，缺点是样品消化时间长难以彻底消化且回收率比较低（如铅镉锌等）。干法灰化需要掌握好灰化温度和灰化时间，最佳灰化温度和时间是确保样品灰化完全和防止元素挥发损失的关键条件,时间过短则样品分解不完全,回收率低,时间过长则易带来元素的挥发损失.400-500一般元素灼烧3-5小时均能回收完全，锌必须灼烧4小时以上才能解离并被盐酸提取。但应注意易挥发元素的测定如HgAsSe等不宜用高温灰化法3，4，因此法易导致元素大量丢失。另外，较好的灰助剂,如酸铵盐等可加速试样的分解和提高元素的回收率,结合使用不但灰渣为白色且疏松易于溶解。低温灰化：原理是利用高频电场作用产生激发态等离子体来消化样品中的有机体2。具体方法是：将干燥后经准确称量的样品放在石英烧杯中，引入氧化室，用氧等离子体低温灰化使呈白色粉末状为灰化终点，灰化后的其他操作步骤同高温灰化。等离子氧低温灰化与高温灰化相比其优点在于可抑制无机成分的挥发，成分回收率比坩埚高温灰化法高，但由于等离子条件依赖于复杂的参数，因此测定重现率很低，且灰化速度慢，目前在原子吸收光谱分析中应用较少。 32湿法消化 饲料原料及配合饲料的前处理也可使用湿法消化，即用酸消煮来破坏有机物。湿消化法常用的酸是硝酸，高氯酸，两种酸用量比一般为10：1。在使用硝酸-高氯酸消化时一定要先将硝酸加入放置几小时或过夜，使之与样品充分混合，在电热板上硝化以后然后再加入高氯酸，以防止在硝酸分解完全后局部温度升高而导致高氯酸和有机物作用产生爆炸危险。方法如下：准确称取1.0000克风干样品于三角瓶或剀氏烧瓶中，用少量超纯水润湿后加20毫升硝酸,混匀,盖上表面皿放置过夜，置于可调电炉上低温消煮至近干,若样品未溶解完全则继续加硝酸消煮直至溶液近干为止，再加入2毫升高氯酸，加热，待冒白烟溶液未干前停止加热，将溶液无损失地转移到100毫升容量瓶中，用超纯水定容至刻度混匀待测,并作空白. 与干灰化相比，湿消化不容易损失金属元素，所需时间也较短，缺点是酸的用量大，造成较高的试剂空白。另外，也可用双氧水辅助混酸消化。双氧水在酸性介质中能在低温下分解,产生高能态的活性氧,硝酸分解产生的二氧化氮有催化氧化的能力,两者配合使用可增强混酸的氧化能力,提高反应速度,从而使样品完全分解 33酸溶解法 即用稀盐酸直接溶解样品。此法适用于无机物预混料或无机矿物质添加剂。国标（GB/T13885-92）微量元素预混料测定方法中采用的就是稀盐酸溶解法5。其方法为：将1.0000克干燥磨碎过80目筛的风干样本放在1N盐酸冲洗过的100毫升烧杯中，用自动滴定管加25ml1mol/l盐酸，搅拌30分钟后离心或过滤，上清液或滤液收集于100ml容量瓶中，用超纯水定容至刻度混匀待测，同样测空白样。 34密封微波溶样技术 饲料原料和配合饲料可用此法进行消解.微波消解溶样即通过样品与酸的混合物对微波能的吸收达到快速加热消解样品的目的。方法如下：准确称取1.0000克试样于聚四氟乙烯罐中，加入5.0ml硝酸和1.5ml30%双氧水，拧紧聚四氟乙烯罐盖，室温下浸泡10min后放入微波炉中。置微波炉350W功率档加热1min，450W功率档加热5min,550W5min,650W3min。冷却后开盖，将罐内溶液无损失转移至烧杯中，在电热板上于100左右赶酸至近干，将样品转移至100ml容量瓶中加超纯水定容，摇匀。同时做试剂空白实验。微波加热具有加热速率快效率高的优点，尤其在密闭容器中，可以在数分钟之内达到很高的温度和压力，使样品快速溶解。此外，密闭容器微波消解能避免样品中存在的或在样品消解形成的挥发性分子组分中痕量元素的损失，还能减少酸的使用量从而显著降低空白值，保证测量结果的准确性。同时，微波消解易于实行自动化，可与其他分析仪器实行连续分析。总之，密封微波溶样技术作为一种样品预处理手段，可以使样品处理更加快速准确安全，近十年来此技术在原子吸收光谱分析的样品前处理方面取得了广泛应用并具有广阔的发展前景。但密封微波溶样的条件探索和仪器的最佳设计等还有待于大量实践来确定。原子吸收：金属样品的前处理技术原子吸收第一节 概 述环境中的金属来源于天然污染源或人类活动的结果，金属及其化合物是人类生存环境当中最隐伏的污染物，它们大多是不能被生物降解的物质。除少数几种金属外，大量金属的活性都很高，即使含量很低也会在人类和动植物体内引起变化。虽然可通过形成不溶性或不活泼化合物与沉积物暂时从自然循环中除去，但它们仍是潜在的污染源，仍可通过微生物的作用或pH值的改变等因素在环境中转化、迁移，因此测定环境和生物样品中的金属含量及其存在形态是环境化学和生态毒理学研究的重要内容之一。环境和生物样品根据它的存在形态可分为气体样品、液体样品(水、血液、尿液等)和固体样品(土壤、底泥、植物、动物组织等)。对于金属含量足够大的气态样品可直接进行测定，对于含量较低的金属蒸气用溶液吸收法采集并富集后可用光谱法直接测定；对于气态颗粒物和气溶胶可用固体阻留法，采用过滤材料(滤纸或有机滤膜)和吸附剂采集和浓缩，样品经溶剂洗脱或热解吸后可用光谱法测定其中的金属。通常，简单溶液可不经预处理直接用光谱仪进行分析，对于基体较复杂的样品可加入HNO3或HN03+HCl04消解后进行测定，对于痕量待测元素在消解的同时还可以进行富集。测定固体样品中的金属元素时通常需将固体样品转化成液体样品，根据样品基体和所测组分的不同需要选择不同的转化方法。例如生物样品中含有较多的有机质，一般多采用灰化法分解样分基体分离，同时富集痕量待测组分。第二节 样品分解样品分解最常用的方法是溶解法和熔融法。溶解法通常采用水、稀酸、浓酸或混合酸等处理，酸不溶组分常采用熔融法。对于难分解样品，采用高压闷罐消解可收到良好的效果。有机成分含量较高或样品中含有高分子物质的样品主要采用灰化处理，当待测组分的挥发性较高时可用低温灰化法分解样品。对于那些容易形成挥发性化合物的待测组分，采用蒸馏法可使样品的分解与分离同时进行。一、溶解法对于基体中的主要成分为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。有些溶剂可以与待测元素形成可溶性络合物，如EDTA二钠盐溶液可与BaSO4 和PbSO4 形成络合物，因此可用EDTA二钠盐溶液溶解BaSO4 和PbSO4 以测定其中的Ba或Pb。二、熔融法当基体的主要成分为矿物质时通常采用高温熔融法分解样品，即在坩埚中将试样与520倍的熔剂混合后置于马弗炉中加热熔融，加热温度通常介于5001200。根据样品基体的不同，分解所用的熔剂可分为碱性熔剂、酸性熔剂、还原性熔剂、氧化性熔剂和半熔法熔剂，常用熔剂有Na2CO3、Na2O2、NaOH、KOH、硼砂-硼酸、焦磷酸钾等。三、湿灰化法 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。含有大量有机物的生物样品通常采用混酸进行湿法消解，用于湿法消解的混酸包括HN03-HCLO4 、HN03-HCl03-HClO4、HNo3-HClO4-H2SO4、HN03-H2S04、H2SO4-H2O2和HNO3-H202。其中沸点在120：以上的硝酸是广泛使用的预氧化剂，它可破坏样品中的有机质；硫酸具有强脱水能力，可使有机物炭化，使难溶物质部分降解并提高混合酸的沸点；热的高氯酸是最强的氧化剂和脱水剂，由于其沸点较高，可在除去硝酸以后继续氧化样品。在含有硫酸的混合酸中过氧化氢的氧化作用是基于过一硫酸的形成，由于硫酸的脱水作用，该混合溶液可迅速分解有机物质。当样品基体含有较多的无机物时，多采用含盐酸的混合酸进行消解；而氢氟酸主要用于分解含硅酸盐的样品。酸消化通常在玻璃或聚四氟乙烯容器中进行。由于湿法消解过程中的温度一般较低(300)，从而导致器壁及试剂给样品带来沾污，消解前将所用容器用1：1 HN03加热清洗并将所用酸溶液进行亚沸蒸馏可除去其中的微量金属元素干扰；某些混酸对消解后元素的光谱测定存在干扰，例如当溶液中含有较多的HClO4 或H2SO4时会对元素的石墨炉原子吸收测定带来干扰，测定前将溶液蒸发至近干可除去此类干扰。 Fenton反应也是一种敞开体系湿法消解法，该法利用Fe()与H2O2在8090时反应生成的-OH将有机物质氧化分解而达到消解样