消解儀是種常用的樣品前處理設備,按自動化程度可以分為半自動消解儀和自動消解儀;按照原理可以分為電熱消解儀和微波消解儀,目前都有成熟的產品,應用很廣泛。
電熱消解儀原理
電熱消解儀,包括加熱體,加熱體通過加熱主電路與交電源連接形成加熱回路,加熱主電路包括依次串接的空氣斷路器、單相橋整濾波單元和Buck主電路;還包括設置在加熱體上的溫度傳感器,溫度傳感器通過濾波放大單元分別與單片機和PWM控制驅動單元,單片機與PWM控制驅動單元相連接,PWM控制驅動單元通過隔離驅動單元與Buck主電路相連接;PWM控制驅動單元通過采樣電阻對加熱回路中電采樣;單片機的輸出端連接有顯示溫度的輸出設備,輸入端連接有參數設定的輸入設備[1] 。
采用上述結構后的電熱消解儀采用率開關,實現輸出率的調節,繼而可以實現加熱過程的控制
應用域
可以應用到消解、萃取、蛋白質水解等多種分析化學的樣品前處理作中,另外微波有機合成也以其的應用優勢將取代傳統的合成方法。諸如原子吸收光譜儀原子熒光光譜儀,電感耦合等離子體發射光譜儀電感耦合等離子體質譜聯用儀液相色譜儀,氣相色譜儀等分析儀器的樣品制備,越來越多的實驗室采用了微波樣品處理系統來替代耗時、費力、污染嚴重的方法。
儀器介紹
1、就消解而言,微波增強化學消解速度快,處理爐樣品比般電熱板方法快10-100倍
2、消解效果好,微波加熱的同時采用壓密封罐,樣品消解*,對于難容樣品效果尤其明顯
3、樣品在密閉的消解罐中消解,大大減少了易揮發元素的損失。因此,使分析結果更準確
4、微波消解使用試劑少,減少了樣品的值和背景
5、整個消解過程在密閉條件下行,酸試劑不會污染環境,有利于環境保護和人身健康
6、節能效果非常顯著,相比傳統方式節能80%左右
7、同批次處理樣品的平行性、重復性好,避免了人為操作引起的誤差
(2)過熱現象。微波加熱還會出現過熱現象(即比沸點溫度還
)。電爐加熱時,熱是由外向內通過器壁傳導給試樣,在器壁表面上很容易形成氣泡,因此就不容易出現過熱現象,溫度保持在沸點上,因為氣化要吸收大量的熱。而在微波場中,其"供熱"方式不同,能量在體系內直接轉化。由于體系內缺少形成氣"泡"的"核心",因而, 對些低沸點的試劑,在密閉容器中,就很容易出現過熱,可見,密閉溶樣罐中的試劑能提供更的溫度,有利于試樣的消化。
(3)攪拌。由于試劑與試樣的性分子都在2450MHz電磁場中快速的隨變化的電磁場變換取向,分子間互相碰撞摩擦,相當于試劑與試樣的表面都在不斷更新,試樣表面不斷接觸新的試劑,促使試劑與試樣的化學反應加速行。交變的電磁場相當于速攪拌器,每秒鐘攪拌2.45×109 次,提了化學反應的速率,使得消化速度加快。由此綜合,微波加熱快、均勻、過熱、不斷產生新的接觸表面。有時還能降低反應活化能,改變反應動力學狀況,使得微波消解能力增強,能消解許多傳統方法難以消解的樣品。
由上討論可知,加熱的快慢和消解的快慢,不僅與微波的率有關,還與試樣的組成、濃度以及所用試劑即酸的種類和用量有關。要把個試樣在短的時間內消解,應該選擇合適的酸、合適的微波率與時間。