样品无机化预处理技术.

1、 样品无机化预处理技术样品无机化预处理技术吉林省疾病预防控制中心吉林省疾病预防控制中心边边 疆疆 本讲座系个人经验总结，如有不妥之处， 敬请各位同仁批评指正。 联系电话：130891199573 Email: 一、一、概述概述 化学检验涉及的样品组成十分复杂。除了无损分析以外，在分析前，一般均要对它们进行较为 复 杂 的 预 处 理 。 样 品 预 处 理 （ s a m p l e pretreatment）包括对样品进行分解、提取、净化、浓缩等过程。 （一）样品预处理的目的样品预处理的目的 大多数环境样品、生物样品及仪器均以多相非均一态的形式存在。例如空气中的飘尘与气溶胶；废水中的悬浮物与

2、乳液；土壤与基质中的水分、微生物及砂砾均与基体的状态不一致或不完全一致。对这样的样品必须经过预处理才能进行分析测定。 样品预处理应达到以下目的：浓缩被测组分，提高测定的精密度和准确度；消除共存组分对测定的干扰；通过生成衍生物等预处理方法，使一些通常难以获得检测信号的待测组分转化为具有较高响应值的化合物；经过预处理后的样品更易保存和运输；除去样品中对分析仪器有害的组分，延长仪器的使用寿命。 （二）样品预处理的地位样品预处理的地位 一个完整的化学分析过程，应包括样品采集、样品处理、分析测定、数据处理和报告结果五大步骤。 （三）样品预处理的评价依据（三）样品预处理的评价依据 目前，样品预处理的方法多

3、达数十种。可以说，没有一种预处理方法能适合各种不同样品或不同的被测组分。即使同一被测物，如果样品所处的环境不同，也得采用不同的预处理方式。因此在具体操作时，一定要从实际出发，统筹兼顾，才能从众多的方法中选择出切实可行的预处理方法。 评价预处理方法的选择是否合理，一般应遵循以下准则：所选方法应能最有效地除去测定的干扰组分，否则即使方法简单、快速也不宜采用；待测组分的回收率要足够高；操作简便、省时；尽可能避免使用昂贵的试剂和仪器、以保持成本低廉。对于一些新型高效、简便可靠而自动化程度又很高的样品预处理技术，尽管所需仪器的价格较为昂贵，但因其效率和效益显著，必要的投资还是值得的；对生态环境和人体健康

4、不产生影响，即所选预处理方法少用或不用污染环境或影响人体健康的试剂。对于必须使用的试剂，定要设法做到能循环使用，或使其危害降至最低限度。 二、常用经典样品预处理技术二、常用经典样品预处理技术 经典的样品预处理技术虽多达数十种，但常用的只有十几种。下面主要介绍样品的消化。 经典的样品消化技术可分为干灰化法（dry ashing）和湿消化法（wet digestion）两大类。 （一）干灰化法干灰化法 分析食品、土壤、生物材料和有机物含量较多的水样中的无机物时，需要先将样品中的有机物破坏或分解。干灰化法是常用的无机化处理方法。用干灰化法处理食品及生物样品不但较为简便，适用于批量样品的分析，而且无需

5、加入大量可能导致干扰测定的试剂，有利于降低空白值。按照灰化方式不同，可将干灰化法分为高温分解法和低温灰化法。 1 1、高温分解法、高温分解法 根据样品的种类、待测组分的性质及实验目的不同，该法大致可分为常压高温分解法、高压高温分解法和氧瓶燃烧法。 常压高温分解法：常压高温分解法：将经粉碎或匀浆的样品置于铂、镍、银或瓷坩埚中，先在一定温度下干燥并炭化，再置于高温电炉中灼烧至样品灰分呈白色或浅灰色，经溶解、定容供分析测定用。 对样品进行干灰化处理，一般无需添加试剂。有时为了促进样品分解或抑制待测组分挥发损失，可在试样中加入助灰化剂。常用的助灰化剂有硝酸、硫酸、磷酸二氢钠、氧化镁、硝酸镁、氯化钠等。

6、在常压干灰化过程中助灰化剂可发挥多种作用。其一加入硝酸、硝酸镁、硝酸铝、过氧化氢等可加速对样品中有机物的氧化；其二，加入某些助灰化剂，能与样品中髭易挥发待测组分生成难挥发的物质。例如，当样品中含有的待测组分为易挥发的砷，加入硝酸镁后，可生成难挥发性的焦砷酸镁（Mg2As2O7）而避免了待测砷的损失；其三，在样品中加入氧化钙，氧化镁，可以使待测金属与坩埚壁隔绝，减少吸留带来的损失，同时也能起到一定的分散疏松作用，使样品不结块，更有利于灰化；其四，样品在干灰化过程，有些碱性灰分会加剧吸留损失，如加入少量硫酸、磷酸或其它高沸点助灰化剂，可中和灰分中的碱性组分。 有的助灰化剂兼具多种作用。例如硝酸镁不

7、但能起固定作用，而且可起氧化作用，还能起稀释疏松作用。使用时，一定要注意助灰化剂的纯度，以免将杂质引入待测样品中。 高压干灰化法高压干灰化法 常用高压干灰化法在氧弹中进行。 氧瓶燃烧法氧瓶燃烧法 2 2 低温灰化法低温灰化法 （二）湿消化法（二）湿消化法 湿消化法利用适当的酸、碱与氧化剂、催化剂一道与样品煮沸，将其中的有机物分解。湿消化法常用的氧化性酸为硫酸、硝酸、高氯酸；常用的氧化剂有过氧化氢、高锰酸钾；常用的催化剂有硫酸铜、硫酸汞、五氧化二钡、氧化硒等。大多数样品与氧化性强酸煮沸后，其中的有机物被分解为CO2和H2O而被除去以各种方式存在的金属组分被氧化为高价态的离子。消化液的组成多种多样

8、，最常见的组合方式有： 1 1、硝酸、硝酸硫酸消化法硫酸消化法 这种混合消化液可用于多数生物样品和混浊污水的处理，但不宜用于消化含有碱土金属的样品。常用硫酸、硝酸的比例为2：5。操作时，先将硝酸与样品混合，加热蒸发至较小体积，再补加硝酸、硫酸加热至白烟冒尽，继续消化，直至溶液无色透明，冷却后用水稀释。若有残渣，应进行过滤或加热溶解。 2 2、硝酸、硝酸- -高氯酸消化法高氯酸消化法 这种混合酸适用于消化含有难以氧化的有机物的样品。这两种酸的氧化能力强，加之高氯酸沸点较高，再难以被氧化的有机物也能被有效破坏。但高氯酸与羟基化合物氧化并冷却后，再加混合酸进行消化。 3 3、硫酸、硫酸- -硝酸硝酸

9、- -高氯酸法高氯酸法 除了含挥发性元素以外的所有含金属毒物的生物样品均可用这种混合酸消化。用这种混合酸消化时，因硝酸沸点较低，样品中大量有机物先与硝酸反应。随着硝酸的挥发，样品中大部分有机组分被除去。剩下难以氧化的有机物能被高氯酸破坏。由于硫酸沸点很高，可保持于反应器内不被蒸干而有效防止高氯酸的爆炸。 在实际工作中，常可根据不同的样品选择其它行之有效的消化方法。如要快速消化各种生物样品，可用钼酸钠-硫酸-高氯酸法；要快速消化含有各种金属元素的指甲、毛发、血、尿及组织匀浆，可选用锇酸硫酸-高氯酸法等等。 碱作为消化试剂在生物样品预处理中也时常得以应用。如用冷原子吸收法测定发汞，可取约10mg剪

10、至1cm的发样置于直形小瓶中，加2ml 450g/L的氢氧化钠溶液和1ml 10 g/L的半胱氨酸溶液，混匀后加热至近沸，将溶液冷至室温，用10 g/L NaCl溶液稀释至100ml，然后取此样品液进行分析。用这种方式消化头发，简便实用。 三、样品处理的新技术三、样品处理的新技术微波溶样技术微波溶样技术 微波消解法（microwave digestion method）这一有效的样品消化技术直到1985年以后才得到快速发展。微波对介质有快速加热升温的特性。微波溶样技术具有许多优点：快速高效，一般只要3-4min便可将样品彻底分解，对食品及生物样品特别有效；消化在密封状态下进行，试剂无挥发损失，

11、既降低了试剂用量，又减少了废酸废气的排放，改善了工作环境；密封消化避免了一些能形成易挥发组分如砷、硒、汞的损失同时降低了环境对试样的氧化作用，有利于对还原型物质的分析测试；用电量少，大大节省了能源。 四、四、AFSAFS法常测元素的消化法常测元素的消化 （一）AsAs 1、湿消解 2、干灰化 同时做样品空白两份，以上消化方法同时做样品空白两份，以上消化方法适合食品、化妆品及生物样品中适合食品、化妆品及生物样品中AsAs的测的测定。定。 （二） HgHg 1 1、湿式回流消解法湿式回流消解法 称取约1.00g试样，置于250mL圆底烧瓶中。随同试样做试剂空白。样品如含有乙醇等有机溶剂，先在水浴或

12、电热板上低温挥发（不得干涸）。 加入30mL硝酸、5mL水、5mL硫酸及数粒玻璃珠。置于电炉上，接上球形冷凝管，通冷凝水循环。加热回流消解2h。消解液一般呈微黄色或黄色。从冷凝管上口注入10mL水，继续加热10min，放置冷却。用预先用水湿润的滤纸过滤消解液，除去固形物。对于含油脂蜡质多的试样，可预先将消解液冷冻使油脂蜡质凝固。用蒸馏水洗滤纸数次，合并洗涤液于滤液中。加入120g /L盐酸羟胺1.0mL，定容至50mL备用。 2、湿式催化消解法湿式催化消解法 称取约1.00g试样，置于100mL锥形瓶中。随同试样做试剂空白。样品如含有乙醇等有机溶剂，先在水浴或电热板上低温挥发（不得干涸）。 加

13、入50mg五氧化钡7mL硝酸。置沙浴或电热板上用微火加热至微沸。取下放冷，加5.0mL硫酸，于锥形瓶口放一小玻璃漏斗，在135-140下继续消解并于必要时补加少量硝酸，消解至溶液呈现透明蓝绿色或桔红色。冷却后，加少量水继续加热煮沸约2min以驱赶二氧化氮。加入120g/L盐酸羟胺1.0mL，定容至50mL。 3、浸提法（只适用于不含蜡质的样品）浸提法（只适用于不含蜡质的样品） 称取约1.00g试样，置于50mL具塞试管中。随同试样做试剂空白。样品如含有乙醇等有机溶剂，先在水浴或电热板上低温挥发（不得干涸）。 加入5.0mL硝酸、2mL过氧化氢，混匀。如样品产生大量泡沫，可滴加数滴辛醇。于沸水浴

14、中加热2h，取出，加入120g/L盐酸羟胺1.0mL，放置15-20min，加入硫酸，定容至25mL。 以上三种方法适合于食品、化妆品及生物材料的测定。 4 4、水样的前处理、水样的前处理 吸取50.00mL水样于100mL三角瓶中，加 硫 酸 ， 摇 匀 ； 加 4 . 0 m L 溴 酸 钾(0.1mol/L)-溴化钾(10g/L)溶液，摇匀后室温（若室温低于20可用水浴加热）下放置10min；滴加120g/L盐酸羟胺-氯化钠溶液至黄色褪尽。 ( (三三) )SeSe 1 1、食品、化妆品及生物材料的测定、食品、化妆品及生物材料的测定 称取0.5-2.0g样品于150mL高筒烧杯内，加10

15、mL混合酸及几粒玻璃珠，盖上表面皿冷消化过夜。次日于电热板上加热，并及时加混酸。当溶液变为清亮无色并伴有白烟时，再继续加热至剩余体积2mL左右，切不可蒸干。冷却，再加5mL6mol/L盐酸，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现，以完全将六价硒还原成四价硒。冷却，转移定容到50mL容量瓶中。同时做空白实验。 2 2、水样的消化、水样的消化 吸取5.00-20.00mL水样及硒标准使用溶液分别于100mL锥形瓶中，各加纯水与水样相同体积，并各加数粒玻璃珠。沿瓶壁加入2mL硝酸+高氯酸，缓缓加热浓缩至出现浓白烟，稍冷后加5mL纯水，加5mL盐酸，加热微沸保持3-5 min。冷却后移入25mL比色

16、管中，以少许纯水洗涤锥形瓶，洗液合并于比色管中，并加纯水至刻度，摇匀。 （四）（四）PbPb 称取固体样品0.20-2.00g，液体样品2.00-10.00g（或mL ），置于50-100mL消化容器中（锥形瓶），然后加入硝酸+高氯酸（4+1）混合酸5-10mL摇匀浸泡，放置过夜。次日置于电热板上加热泪盈眶消解，至消化液呈淡黄色或无色（如消解过程色泽较深，稍冷补加少量硝酸，继续消解），稍冷加入20mL水再继续加热赶酸，至消解液0.5-1.0mL止,冷却后用少量水转入25mL容量瓶中,并加入盐酸(1+1)0.5mL，草酸溶液（10g/L）0.5mL，摇匀，再加入铁氰化钾（100g/L）1.00m

17、L，用水准确稀释定容至25mL，摇匀，放置30min后测定。同时做试剂空白。 （五）微波消解法（基本适合各种样品的消化和元素（五）微波消解法（基本适合各种样品的消化和元素的测定）的测定） 样品预处理：准确称取己均匀的样品约0.5-1g于清洗好的聚四氟乙烯溶样杯内，如果含酒精等挥发性原料的化妆品，则先放入温度可调的恒温电加热器100或水浴上挥发（不得蒸干），油脂类和膏粉类等干性物质，取样后先加0.5-1.0mL去离子水，润湿摇匀。 消解：根据样品消解难易程度，样品或经预处理样品，先加入2.0-3.0mLHNO3(第一次不要加太多),静止过夜，充分作用。然后再依次加入1.0-2.0mL过氧化氢，盖

18、上聚四氟乙烯内盖，将溶样杯晃动几次，使样品充分浸没。放入沸水浴或温度可调的恒温电加热设备中100加热20min取下，冷却。如溶液的体积不到3mL则补充离子水，否则微波消解时压力可能升不上去。同时严格按照微波溶样系统操作手册的操作步骤进行操作。 把装有样品的溶样杯放进预先准备好的干净的高压密闭溶样罐中，拧上罐盖（注意：不要拧得过紧）。 根据样品消解难易程度可在5-20min内消解完毕，取出冷却，开罐，将消解好的含样品的溶样杯放入沸水浴或温度可调的100电加热器中数分钟，驱除样品中多余的氮氧化物，以防止干扰测定。 将样品移至10mL具塞试管中，用蒸馏水洗涤溶样杯数次，合并洗涤液，定容至10mL备用。 注意事项 1、注意微波运行正常；检查溶样罐是否有泄漏或者消解样体积不够。 2、防止消解罐损坏：消解罐局部表面曾被污染后，或消解罐内尚残余微量水分，在微