微波消解方法

1、USEPAMETHOD3050BACIDDIGESTIONOFSEDIMENTS,SLUDGES,ANDSOILS技术翻译：刘金云Mail:piery20069163com方法3050B10范围和应用1.1本方法提供了两种不同的消解程序一种是为火焰原子吸收光谱法(FLAA)或电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对沉积物、淤泥和土壤进行前置处理另一种是为石墨炉原子吸收分光光度法(GFAA)或电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行前置处理这两种程序提取物质不可以互相交换,只可使用本节中所列出的方法进行测试含有下列金属的样品，如果使用本方法前置处理,只要其检测限能满足最终使用数据的需

2、要，那么可以通过ICP-AES或GFAA分析其它的测试方法,如果它是科学有效的，且能达到本方法的品质控制标准，包括那些处理干扰的标准，则也可以使用其它的元素和基体也可以使用本方法进行分析，只要能为目标基体中处于目标浓度范围内(见第&0节)的目标分析物提供性能证明各种元素推荐的测试方法如下：FLAA/ICP-AES铝(Al)磔(Sb)钦(Ba)皱(Be)镉(Cd)钙(Ca)辂(Cr)钻(Co)铜(Cu)铁(Fe)铅(Pb)(V)镁(Mg)(Mn)钳(Mo)(Ni)钾(K)银(Ag)钠(Na)蛇(Tl)锐(V)锌(Zn)GFAA/ICP-MS神(As)皱(Be)镉(Cd)(Cr)钻(Co)铁(Fe

3、)铅(Pb)钳(Mo)硒(Se)铠(Tl)12本方法并非大多数样品的一个完全消解技术它是一种强酸溶解法，几乎能够消解在环境中取得的全部元素从方法设计上，硅酸盐结构中的元素通常不能使用此程序消解，因为它们通常在此环境中呈游离态的如果需要绝对地完全消解，请使用方法3052.2.0方法概述2.1消解样品时，取有代表性的样品1-2克(湿重)或1克(干重)，重复地加入硝酸(HNOs)和双氧水(H2O2)2.2对于GFAA或ICP-MS分析,产生的消解溶液通过加热减小体积，然后稀释至最终体积100mL3对于ICP-AES或FLAA分析，往初始的溶解物质中加入盐酸（HC1）,然后将样品回流加热对于一些金属（

4、见第73.1中备注），为了提高溶解度,供选择的一个步骤是将溶解物质过滤，将滤纸和残渣先用热的HC1再用热的试剂水冲洗将滤纸和残渣重新放回至消解容器中加入HC1蒸馆,然后再次过滤滤液最终稀释至体积lOOmL2.4如果有需要,取另一份试样，将它干燥测试固体的百分率.0干扰3.1淤泥样品可能含有多种类型的基体，每种都可能给分析带来困难根据第8.0节中的品质控制要求处理掺料样品和相关的标准参照物质（SRM）,用来帮助确认方法3050是否适用于给定的废弃物.4.0仪器及材料4.1消解容器一250mL2蒸汽回收装置（例如，凸观察玻璃，合适的蒸馆装置，合适的溶剂处理系统）.43干燥炉一能够维持304*04温

5、度测量仪器，量程至少为125C,具有合适的精度和准度（例如,温度计，红外线感应器，热电偶，热敏电阻，等等）.4.5滤纸一沃特曼41#或同级滤纸.46离心分离机和离心试管.4.7分析天平一能够精确至0.Olg.4.8热源一可供调节,能够维持温度90-95匸（例如,加热板，密闭消解器，微波炉，等等）.49漏斗或替代物.4.10量筒，或相同的体积测量装!H二11容量瓶一lOOrnL.5.0试剂51所有测试中用到的化学药品均为试剂等级除非有特别说明，所有的试剂都必须符合美国化学协会分析试剂委员会的技术规范要求，此规范可于美国化学协会处获得其它等级的试剂也可以使用，只要初次探明它的纯度足够高，使用时不会

6、降低测试的准确度如果试剂的纯度可疑,则需分析杂质的浓度能够使用的试剂空白浓度必须小于方法检测限（MDL）.2试剂水试剂水中不含有杂质干扰除非有特别说明，本方法中提到的水均为试剂水。试剂水的定义请参考第一章.53硝酸（浓）,HNO3.需分析硝酸中杂质的浓度，如果方法空白方法检测限,则此硝酸可以使用.5.4盐酸（浓）,HC1.需分析盐酸中杂质的浓度,如果方法空白方法检测限,则此盐酸可以使用.5双氧水（30%）,H202.需分析此氧化剂中杂质的浓度,如果方法空白方法检测限,则此过氧化氢溶液可以使用.60样品的收集，储存和处理6.1所有样品都必须使用抽样计划收集，此计划中要考虑到本手册第九章中讨论的有

7、关因素.2所有盛装样品的容器，须证明它不存在污染或其污染低于报告限度塑料或玻璃容器均可，更多的信息请参见第三章3.1.3节.3不含水的样品在收到后应冷藏，并尽快分析.64从湿的材料中获得有代表性的样品可能比较困难可以将湿的样品干燥,粉碎和研磨，以减少次级样品的差异，只要是干燥不会影响到样品中目标分析物的提取.7.0程序7.1将样品充分混合均匀并筛分，如果合适且有必要，请使用USS#10筛网所有使样品均匀的设备应根据第60节的指导清洗干净，以减少潜在的交叉污染每个消解程序中，称量1-2克（湿重）或1克（干重）样品,精确至0.Olg,倒进一个溶解容器（烧杯）中.对于含有较多液体的样品，可能用到更多

8、量的样品，只要最终能被消解.竝:所有用到酸的步骤都必须在通风橱中进行.操作人员须受过相关的训练，使用安全的实验设备鼓励使用酸蒸汽洗涤系统以减少废酸污染.7.2对于使用GFAA或ICP-MS分析的消解样品，加入10mL的1:1的HNO3,将泥浆混合,盖上观察玻璃或蒸汽回收装置加热样品至955C,不沸腾蒸馆10-15分钟让样品冷却，加入5mL浓HNO”重新盖上回流加热30分钟如果有棕色的烟生成，表明样品被HNOs氧化,重复这一步骤（每次加入5mL浓HNOJ,直到样品不再有棕色的烟产生，表明样品已完全同HNO3反应使用观察玻璃或蒸汽回收系统，将溶液不沸腾蒸发至大约5mL,或在95土5C不沸腾加热两小

9、时样品溶液须始终覆盖容器的底部.备注:另外，直接能量连接装置，如微波炉，对于使用GFAA或ICP-MS分析的消解样品，先加入10mL1:1的硝酸，将泥浆混合并盖上蒸汽回收装置。加热样品至955C,并在此温度下不沸腾蒸馆10-15分钟.让样品冷却5分钟，加入5汕浓HNOs,在955C下不沸腾蒸馆5分钟.如果有棕色的烟生成，表明样品被HNO3氧化。重复这一步骤（每次加入5mL浓HNOJ,直到样品不再产生棕色的烟，表明样品已完全同HNOs反应利用蒸汽回收系统，加热样品至955C,并于此温度下不沸腾蒸馆10分钟.2.1待7.2节的步骤完成后，使样品冷却，加入2mL水和3mL30%的比（）2将容器盖上观

10、察玻璃或蒸汽回收装置。将盖好的容器重新放到热源上，加热让它与过氧化氢反应。此步骤须注意，不要让样品由于大量的气泡冒出造成样品的损失加热直到不再有大量气泡产生，然后将容器冷却.备注：另外,对于直接能量连接装置:待7.2节“备注”中的步骤完成之后，让样品冷却5分钟，缓慢加入10mL30%的比02。此步骤须注意，不要让样品由于大量的气泡冒出造成样品的损失进行第7.2.3节.2.2继续加入30%的双氧水,每次为ImL,同时加热，直到样品中只有细微气泡或大致外观不发生变化。备注:加入的出02总体积不超过10讥。2.3将样品盖上凸观察玻璃或蒸汽回收装置，继续加热，直到溶液体积减小至大约5mL,或在955下

11、不沸腾蒸锢2小时。样品溶液须始终覆盖容器的底部.备注:另外，对于直接能量连接装置：将此酸和过氧化氢的溶解物在6分钟内加热到955C,并保持此温度不沸腾10分钟。7.2.4冷却之后，用水稀释到1OOmL.溶液中的固体微粒应通过过滤，离心分离，或静置等方式除去。现在可以使用GFAA或ICP-MS来分析了。7.2.4.1过滤一使用沃特曼#41滤纸（或同级滤纸）过滤。7.2.4.2离心分离在2,000-3,000rpm的转速下离心分离10分钟，通常能够使上层溶液澄清。7.2.4.3稀释后的溶液中含有大约5%（体积含量）的HNO3。分析时，取合适体积的试样，加入所需的试剂或基体改性剂。73对于使用FLA

12、A或ICP-AES分析的样品，向7.2.3节的样品溶解物中加入10mL浓HC1,盖上观察玻璃或蒸汽回收装置。将样品置于热源上或热源中，于95土5下蒸馆15分钟。备注:另外，对于直接能源连接装置，如微波炉，对于使用FLAA和ICP-AES分析样品，向7.2.3的样品溶液中加入5mLHCl和10mL的水，加热样品至95土5C,并在此温度下不沸腾蒸馆5分钟。74让溶解物质通过沃特曼糾1滤纸（或同级滤纸）过滤，收集滤液至100mL的容量瓶中。定容，使用FLAA或ICP-AES分析。备注:当有必要时，第75节可用来提高镣，领，铅，和银的溶解度及回收率。这些步骤仅供选择，日常的前置处理不会用到它。7.5加

13、入2.5mL浓HNOs和10mL浓HC1至l-2g（湿重）或lg（干重）样品中，盖上观察玻璃或蒸汽回收装置，将样品置于热源上或热源中，蒸馆15分钟。751将溶解物通过沃特曼#41滤纸（或同级滤纸）过滤，收集滤液至100mL的容量瓶中。先用不超过5mL热的（95C）HC1冲洗漏斗中的滤纸，接着用20mL热的（95C）试剂水冲洗。将洗液收集至同一容量瓶中。7.5.2从漏斗中取出滤纸和残渣，放回到容器中。加入5mL浓硝酸，将容器放回到热源上，加热至955C直到滤纸被消解。将残渣再次过滤，并将滤液收集至同一lOOmL的容量瓶中。让滤液冷却，然后稀释至体积。备注:在冷却初级和/或次级滤液时，溶解度受温度

14、影响很大的高浓度金属盐可能会形成沉淀。如果冷却时容量瓶内有沉淀生成，不要将溶液稀释至体积。7.5.3如果容量瓶底部有沉淀生成，加入浓HC1使沉淀溶解，HC1的体积最大不超过10mL。沉淀溶解之后，用试剂水将溶液稀释至体积。通过FLAA或ICP-AES分析溶液。76计算7.6.1测试到的浓度会以样品的实际重量为基础进行报告，如果需要分析干重，则必须提供样品中的固体百分率。7.6.2如果需要固体百分率，应取相同样品中另一份均质的试样测试固体百分含量。&0品质控制8.1应当遵循第一章中所述的所有品质控制措施。82对于每批处理的样品，方法空白应按照第一章的频率，经过整个样品的前置处理和分析过程。这些空

15、白溶液有助于确定样品是否被污染。分析方法空白时请参照第一章中相关的原理。83分析一种新的样品基体时，应以同样的程序处理掺料备份样品。掺料备份样品用来测试精确度和偏差。测试方法的标准会决定它的频率，建议为5%（每批一个）,或分析一种新的样品基体，建议比例为5%。分析掺料备份样品时，请参考第一章中相关的原理。8.4以下是FLAA和ICP-AES选择性消解程序的限度。分析者可能注意到银，铅,磚的上线性范围超过了另一些样品。如果此范围可能被超过的话，或样品的分析结果超过此上限，那么整个程序应取更少量的样品，并重新分析确定线性范围是否会被超过。2g样品的大致线性上限范围为：Ag2,000mg/kgMo1

16、,000,000mg/kgAs1,000,000mg/kgNi1,000,000mg/kgBa2,500mg/kgPb200,000mg/kgBe1,000,000mg/kgSb200,000mg/kgCd1,000,000mg/kgSe1,000,000mg/kgCo1,000,000mg/kgT11,000,000mg/kgCr1,000,000mg/kgV1,000,000mg/kgCu1,000,000mg/kgZn1,000,000mg/kg备注:这些范围会随样品基体、分子形态和大小变化。9.0方法性能9.1表2中给出单个实验室分析三个基体的回收率数据，在利用FLAA和ICP-AES

17、分析之前，利用了样品下面列出的方法进行消解。掺料样品分析了两份。表3到表5给出分析NIST标准物质的结果,对这些物质同时使用了大气压微波消解技术和加热板消解程序。100参考文献Rohrbough,W.G.;etal著试剂化学，美国化学协会规范，第七版;美国化学协会，华盛顿特区,1986年.ASTM标准1985年年鉴第1101期“试剂水的标准规范”；美国材料与测试协会;费城，宾州,1985年；D1193-77.Edgell,K著美国环境保护署方法研究第37期-SW846方法3050沉积物.淤泥和土壤的酸消解环境保护署合约号68-03-3254,1988年11月.Kimbrough,DavidE，

18、及Wakakuwa,JaniceR沉积物、淤泥、土壤和固体废弃物的酸消解，环境保护署SW846方法3050的一种建议替代方法，环境科学与科技,第23期898页,1989年7月.Kimbrough,DavidE.,及Wakakuka,JaniceR.实验室间研究报告：比较环境保护署SW846方法3050与加州健康服务部的一种替代方法。第五届废弃物测试和品质保证年度研讨会第1期,1989年7月重印在固体废弃物测验试和品质保证第3期中，ASTMSTP1075,第231页,C.E.Tatsch,Ed.,美国材料与测试协会，费城，1991年.Kimbrough,DavidE.,及Wakakuka,Jan

19、iceR.几种消解程序的线性范围研究,环境科学与科技第26期173页,1992年1月，“第六届废弃物测试与品质保证年度研讨会直观”1990年1月.Kimbrough,DavidE.,及Wakakuka,JaniceR几种消解程序的线性范围研究,第六届废弃物测试与品质保证年度研讨会，重印在固体废弃物与品质保证第4期中，ASTMSTP1076,Ed.,美国材料与测试协会，费城,1992年.NIST公布可滤取的浓度，标准物质2709,2710,2711分析附录-1993年8月23日.9.Kingston,H.M.Haswell,S.J.ed.,4*111【波促进了化学的发展，专业参考书系列,美国化学

20、协会，华盛顿特区，第三章,1997年.表1方法3050A与3050晰准物质回收率(%)对比分析物方法3050方法3050Bw/选择方浚AgAsBaBeCdCoCrCuMoNiPbSbSeT1VZn9.598861021031021019999105948794969297958788949196969310395a表中的值为回收百分率。样品：4mL100mg/mL的混合标准溶液；n=3o分析物样品4435样品4766样品HJ平馳3050A3050B3050A3050B3050A3050B3050A3050BAg9.8103158956932795As7010280958310277100Ba85947895bb8194Be941021089899949997Cd9288919595979394Co9094879589938994Cr9095899472