探究环境化学分析中的微波消解技术

隋永菊

【摘  要】就当前的环境化学分析工作来看，在分析时样品会含有许多有毒有害成分，如果采用传统的消解方法，在进行有毒有害化学成分消解时的耗时长，而且产生的污染也比较大。因此，随着时代不断发展与技术的进步，微波消解技术应运而生，在化学分析过程中应用该技术能够实现快速而且精准的有毒有害成分消解。基于此，论文对环境化学分析工作中的微波消解技术应用进行论述。

【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.

【關键词】环境化学分析;微波消解技术;应用

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

【中图分类号】X13                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）08-0176-02

1 引言

环境化学是对当前环境中所蕴含的有害化学物质进行分析以及研究的一门学科，主要的研究目的是对有害物质的化学特性以及控制途径进行论述。因此，在开展该学科研究工作时，需要进行全方位的环境化学分析工作，在实际分析过程中传统的方法会造成大量的污染以及消耗较多的时间，因此对新技术的应用已经成为环境化学分析工作中的重要内容，微波消解技术的应用正是如此。

2 环境化学及环境化学分析

2.1 环境化学

就环境化学来看，其在研究过程中是以环境当中所蕴含的有害化学物质为主要研究对象的，并且在研究过程中主要是对化学物质在环境介质当中的存在以及化学特征和所产生的化学行为以及所产生的作用进行控制和研究。而环境化学这门学科本身又可以分为多门分支，环境分析化学就是环境化学学科的重要分支之一。该学科主要是对环境介质当中所蕴含的化学物质种类、成分、含量以及化学形态等进行鉴定和测定。

2.2 环境化学分析

对于环境化学分析来讲，在开展工作时，主要是通过环境分析，化学工作原理及方法，对大自然环境当中所包含的化学物质开展监测及分析工作，在分析过程中样品的分析及测定是需要进行预处理或者前处理的，这主要是因为定量分析技术当中的样品是在液体状态下进行取样的。而针对分析样品的预处理来讲，一般情况下是通过分解和溶解试样的形式来完成的，从而使分析试样变为可溶性的物质，大多数都是易溶于水的物质[1]。对于分解试样来讲，在传统的分解过程中，主要有溶解法以及熔融法和烧结法3种，对于有机样品大多数都是通过灰化和溶解的方式进行预处理。在上述诸多方法当中经常会使用到酸碱以及其他的化学物品，在实际处理的过程中不可避免会产生较大的污染，而且消耗时间也比较长，为了使这一工作现状得到改变，在当前的环境化学分析工作中，已经开始向微波技术的应用方向进行研究，所以就产生了微波消解技术。对于微波消解技术来讲，相比较于传统技术，其拥有更快的反应速度，而且在分析过程中对试剂的消耗量更低，所产生的污染也更轻，能够实现更好的节能环保的效果，所以在当前许多行业中都已经进行实际应用。对于环境监测来讲，监测过程中的许多样品都是有毒有害的，通过微波消解技术，能够使检测工作更快速而且更加准确的进行。

3 微波消解技术原理及方法

3.1 微波消解技术原理

所谓的微波是指频率在300MHz到300GHz之间的波长在1m以下到1mm之间的波，可以分为分米波、厘米波和毫米波[2]。微波本身针对不同的材料，可以拥有不同的表现特征。

首先，针对金属材料来讲，本身是不吸收微波的，但是却能够对微波进行反射，所以使用不锈钢板作为炉膛可以对微波进行反射，并在试样检测过程中对试样产生作用。但需要注意的是，在检测工作过程中，因为金属容器本身会对微波进行大量反射，所以可能会导致微波元器件也就是微波内部的磁控管损坏，这也是在微波炉内不能够使用金属容器的最主要原因。

其次，绝缘材料的特性。例如，绝缘材料当中的塑料以及陶瓷和玻璃等是能够穿过微波的，所以本身对微波不产生任何吸收作用，在加热的过程中，可以用这些材料所制造成的容器用于加热。而微波消解样品，大多数都是使用聚四氟乙烯以及工程塑料所制成的容器。

最后，極性分子所产生的特性，水以及酸等极性分子物质能够吸收微波所产生的能量。因此，在微波消解的过程中，其正是利用极性分子的电偶极，随着微波频率变换而变换的特性所工作的。

3.2 微波消解的方法

在当前我国已经有能力生产10MP并且温度高达300℃的压力及温度可控的微波消解设备，所以使消解方法的应用范围变得更加广泛[3]。对于微波消解技术来讲，在应用的过程中，需要根据消解样品的特点和后续的检测工作方法来进行工作，主要考虑的是分析检测工作中样品的取样量，样品分析试剂的选择和微波功率以及时间和压力等。在样品的取样时，取样数量需要根据后续的检测工作方法，仪器的灵敏度和试样的待测元素含量等进行确定。试样消解定容之后的浓度需要比检测出的限制高度高出5～10倍。如果从消解效果以及安全性等指标方面进行考虑后，试样数量不能过多，如果数量过多可能会导致压力过大。在无机样品取样的过程中，尽可能保证取样数量及质量在0.2～2g，如果试样的情况不清楚，那么应当选择0.1～0.2g的试样进行提前试验，然后根据消解反应再选择合适的数量。在消解试验的过程中消解试剂大多数采用盐酸以及过氧化氢，一般情况下，消解试剂如果是单独进行使用，所取得的效果并不显著，所以大多数都是使用两种或者是两种以上的试剂进行组合应用。

就微波消解过程中的微波功率、时间、压力和温度设置来看，在对上述指标设计的过程中，需要针对所需要的能量进行确定，而能量的确定由样品的数量以及成分和所选的设计的种类以及实有量进行确定[4]。如果在消解的过程中所使用的消解罐数量比较多，那么微波的功率就需要增加，而且微波消解的时间也会延长。如果在情况不能够得到最终确定的时候，应当尽可能选择功率比较小的而且温度和时间也都比较短的微波。在消解的过程中，要对压力及温度的上升情况和上升速度等进行观察，然后进行合理调整，经不断调整之后找到符合样品的加热特性，然后对最终的压力以及温度和时间进行确定。

3.3 环境化学分析中微波消解技术的应用

从当前的环境化学分析工作来看，微波消解技术的应用主要体现在污水重金属含量检测中，因为在当前的污水处理过程中，污水内的重金属含量是一项重要的处理检测指标，污水当中如果含有过量的重金属，对于土地以及人们的生命健康都会造成影响。除此之外，对大气颗粒物中硒进行测定时，可以采用微波消解技术。由此可见，对于微波消解技术的应用，其大多数都是为了对环境当中的污染物进行测定，从而使污染物的防治以及环境改善工作拥有更加可靠的技术支撑。

4 结语

综上所述，随着我国环境污染治理及控制工作力度的增强，在环境化学监测工作过程中，工作任务量以及工作难度不断增加，如果仍然采用传统的样品预处理方法，那么所消耗的时间以及所浪费的人力物力等都非常大，已经不能够满足新形势下环境污染整治工作的实际需要。因此，采用微波消解技术，已经变成当前环境监测分析工作中的技术应用首选，能够很好地提高环境监测分析工作水平及质量。

【参考文献】

【1】分析环境化学分析中的微波消解技术[J].中国化工贸易，2020，12（05）：96，98.

【2】王兴启.研究分析环境化学分析中的微波消解技术[J].云南化工， 2017，44（12）：24-25.

【3】何政霞.研究分析环境化学分析中的微波消解技术[J].建筑工程技术与设计，2018（17）：244.

【4】黄颂强.浅析环境化学分析中的微波消解技术[J].科技创新与应用，2013（08）：112.