探究環境化學分析中的微波消解技術

隋永菊

【摘? 要】就當前的環境化學分析工作來看，在分析時樣品會含有許多有毒有害成分，如果采用傳統的消解方法，在進行有毒有害化學成分消解時的耗時長，而且產生的污染也比較大。因此，隨著時代不斷發展與技術的進步，微波消解技術應運而生，在化學分析過程中應用該技術能夠實現快速而且精準的有毒有害成分消解。基于此，論文對環境化學分析工作中的微波消解技術應用進行論述。

【Abstract】In view of the current environmental chemical analysis， the analysis of samples will contain many toxic and harmful components. If the traditional digestion method is used to digest toxic and harmful chemical components， it will take a long time， and the pollution is also relatively large. Therefore， with the continuous development and technological progress of the times， microwave digestion technology emerged as the times require. In the process of chemical analysis， the rapid and accurate digestion of toxic and harmful components can be realized by applying this technology. Based on this， the application of microwave digestion technology in environmental chemical analysis is discussed in this paper.

【關鍵詞】環境化學分析;微波消解技術;應用

【Keywords】environmental chemical analysis; microwave digestion technology; application

【中圖分類號】X13? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）08-0176-02

1 引言

環境化學是對當前環境中所蘊含的有害化學物質進行分析以及研究的一門學科，主要的研究目的是對有害物質的化學特性以及控制途徑進行論述。因此，在開展該學科研究工作時，需要進行全方位的環境化學分析工作，在實際分析過程中傳統的方法會造成大量的污染以及消耗較多的時間，因此對新技術的應用已經成為環境化學分析工作中的重要內容，微波消解技術的應用正是如此。

2 環境化學及環境化學分析

2.1 環境化學

就環境化學來看，其在研究過程中是以環境當中所蘊含的有害化學物質為主要研究對象的，并且在研究過程中主要是對化學物質在環境介質當中的存在以及化學特征和所產生的化學行為以及所產生的作用進行控制和研究。而環境化學這門學科本身又可以分為多門分支，環境分析化學就是環境化學學科的重要分支之一。該學科主要是對環境介質當中所蘊含的化學物質種類、成分、含量以及化學形態等進行鑒定和測定。

2.2 環境化學分析

對于環境化學分析來講，在開展工作時，主要是通過環境分析，化學工作原理及方法，對大自然環境當中所包含的化學物質開展監測及分析工作，在分析過程中樣品的分析及測定是需要進行預處理或者前處理的，這主要是因為定量分析技術當中的樣品是在液體狀態下進行取樣的。而針對分析樣品的預處理來講，一般情況下是通過分解和溶解試樣的形式來完成的，從而使分析試樣變為可溶性的物質，大多數都是易溶于水的物質[1]。對于分解試樣來講，在傳統的分解過程中，主要有溶解法以及熔融法和燒結法3種，對于有機樣品大多數都是通過灰化和溶解的方式進行預處理。在上述諸多方法當中經常會使用到酸堿以及其他的化學物品，在實際處理的過程中不可避免會產生較大的污染，而且消耗時間也比較長，為了使這一工作現狀得到改變，在當前的環境化學分析工作中，已經開始向微波技術的應用方向進行研究，所以就產生了微波消解技術。對于微波消解技術來講，相比較于傳統技術，其擁有更快的反應速度，而且在分析過程中對試劑的消耗量更低，所產生的污染也更輕，能夠實現更好的節能環保的效果，所以在當前許多行業中都已經進行實際應用。對于環境監測來講，監測過程中的許多樣品都是有毒有害的，通過微波消解技術，能夠使檢測工作更快速而且更加準確的進行。

3 微波消解技術原理及方法

3.1 微波消解技術原理

所謂的微波是指頻率在300MHz到300GHz之間的波長在1m以下到1mm之間的波，可以分為分米波、厘米波和毫米波[2]。微波本身針對不同的材料，可以擁有不同的表現特征。

首先，針對金屬材料來講，本身是不吸收微波的，但是卻能夠對微波進行反射，所以使用不銹鋼板作為爐膛可以對微波進行反射，并在試樣檢測過程中對試樣產生作用。但需要注意的是，在檢測工作過程中，因為金屬容器本身會對微波進行大量反射，所以可能會導致微波元器件也就是微波內部的磁控管損壞，這也是在微波爐內不能夠使用金屬容器的最主要原因。

其次，絕緣材料的特性。例如，絕緣材料當中的塑料以及陶瓷和玻璃等是能夠穿過微波的，所以本身對微波不產生任何吸收作用，在加熱的過程中，可以用這些材料所制造成的容器用于加熱。而微波消解樣品，大多數都是使用聚四氟乙烯以及工程塑料所制成的容器。

最后，極性分子所產生的特性，水以及酸等極性分子物質能夠吸收微波所產生的能量。因此，在微波消解的過程中，其正是利用極性分子的電偶極，隨著微波頻率變換而變換的特性所工作的。

3.2 微波消解的方法

在當前我國已經有能力生產10MP并且溫度高達300℃的壓力及溫度可控的微波消解設備，所以使消解方法的應用范圍變得更加廣泛[3]。對于微波消解技術來講，在應用的過程中，需要根據消解樣品的特點和后續的檢測工作方法來進行工作，主要考慮的是分析檢測工作中樣品的取樣量，樣品分析試劑的選擇和微波功率以及時間和壓力等。在樣品的取樣時，取樣數量需要根據后續的檢測工作方法，儀器的靈敏度和試樣的待測元素含量等進行確定。試樣消解定容之后的濃度需要比檢測出的限制高度高出5～10倍。如果從消解效果以及安全性等指標方面進行考慮后，試樣數量不能過多，如果數量過多可能會導致壓力過大。在無機樣品取樣的過程中，盡可能保證取樣數量及質量在0.2～2g，如果試樣的情況不清楚，那么應當選擇0.1～0.2g的試樣進行提前試驗，然后根據消解反應再選擇合適的數量。在消解試驗的過程中消解試劑大多數采用鹽酸以及過氧化氫，一般情況下，消解試劑如果是單獨進行使用，所取得的效果并不顯著，所以大多數都是使用兩種或者是兩種以上的試劑進行組合應用。

就微波消解過程中的微波功率、時間、壓力和溫度設置來看，在對上述指標設計的過程中，需要針對所需要的能量進行確定，而能量的確定由樣品的數量以及成分和所選的設計的種類以及實有量進行確定[4]。如果在消解的過程中所使用的消解罐數量比較多，那么微波的功率就需要增加，而且微波消解的時間也會延長。如果在情況不能夠得到最終確定的時候，應當盡可能選擇功率比較小的而且溫度和時間也都比較短的微波。在消解的過程中，要對壓力及溫度的上升情況和上升速度等進行觀察，然后進行合理調整，經不斷調整之后找到符合樣品的加熱特性，然后對最終的壓力以及溫度和時間進行確定。

3.3 環境化學分析中微波消解技術的應用

從當前的環境化學分析工作來看，微波消解技術的應用主要體現在污水重金屬含量檢測中，因為在當前的污水處理過程中，污水內的重金屬含量是一項重要的處理檢測指標，污水當中如果含有過量的重金屬，對于土地以及人們的生命健康都會造成影響。除此之外，對大氣顆粒物中硒進行測定時，可以采用微波消解技術。由此可見，對于微波消解技術的應用，其大多數都是為了對環境當中的污染物進行測定，從而使污染物的防治以及環境改善工作擁有更加可靠的技術支撐。

4 結語

綜上所述，隨著我國環境污染治理及控制工作力度的增強，在環境化學監測工作過程中，工作任務量以及工作難度不斷增加，如果仍然采用傳統的樣品預處理方法，那么所消耗的時間以及所浪費的人力物力等都非常大，已經不能夠滿足新形勢下環境污染整治工作的實際需要。因此，采用微波消解技術，已經變成當前環境監測分析工作中的技術應用首選，能夠很好地提高環境監測分析工作水平及質量。

【參考文獻】

【1】分析環境化學分析中的微波消解技術[J].中國化工貿易，2020，12（05）：96，98.

【2】王興啟.研究分析環境化學分析中的微波消解技術[J].云南化工， 2017，44（12）：24-25.

【3】何政霞.研究分析環境化學分析中的微波消解技術[J].建筑工程技術與設計，2018（17）：244.

【4】黃頌強.淺析環境化學分析中的微波消解技術[J].科技創新與應用，2013（08）：112.