电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）是一种广泛应用于元素分析的测试方法。其中样品前处理是分析测试的首要环节,前处理过程的质量直接影响分析测试结果的准确性和可靠性。常用的前处理方法有湿法消解、微波消解、高温熔融以及干式灰化法等等。

 

样品要求   

 

（1）ICP-OES：

一般情况下，测试的都是液体样品，因此测试时需要将样品溶解在特定的溶剂中（一般就是水溶液）；测试的样品必须保证澄清，颗粒、悬浊物有可能堵塞内室接口或者通道；溶液样品中不能含有对仪器有损坏的成分（如HF和强碱等）。

 

尽可能使各种元素迅速完全溶解；

所含待测元素的量可忽略不计；

溶解样品时，待测元素没有损失；

不能与待测元素形成不溶性物质；

测定时，共存元素的影响要小（元素间谱线可能会有干扰）。

 

（2）ICP-MS：

ICP-MS仪器灵敏度特别高，因此在样品制备期间要特别注意避免污染问题。实验室环境最好是超净条件，分解样品应使用超纯试剂和18.2 MΩ.ｃｍ的去离子水。

ICP-MS对分析溶液有含盐量的限制，一般在千分之二以下。含盐量过高，会引起接口锥严重堵塞和基体抑制效应。   

溶样用酸要考虑到可能引起的多原子离子干扰问题，如氯离子对As和Se的干扰。也要考虑酸有可能对锥的腐蚀问题。硝酸通常被认为是ICP-MS分析最好的酸介质（最终分析溶液一般为2％硝酸）。

样品状态：可为粉末、块状、溶液样品。粉末/块状样品：一般提供100 mg以上；溶液样品：需要前处理样品：提供至少5-10 mL，且为水溶液；若含有有机溶剂请选择需要前处理；已经前处理的样品：提供10 mL澄清溶液，中性偏酸性溶液且不含F离子，不含有机物，溶剂为水。

 

湿法消解    

 

 

湿法消解是利用盐酸、硝酸、氢氟酸、双氧水等试剂单独使用或搭配使用，通过电热板或石墨消解仪加热，使样品消解而被测物质呈离子状态保存在溶液中。钢铁及合金、纯物质等无机固体样品均可用湿法消解的方法。湿法消解的优点是设备简单，适合处理大批量样品；缺点是试剂消耗量大、试剂空白高且不完全一致、消解时间长。

湿法消解所使用的无机酸包括硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸等。在样品消解过程中，各种无机酸可单独使用，也可混合使用。

 

微波消解  

 

微波消解是常用的前处理方法，有以下三个特点：

 分子极化和离子导电：微波消解通过分子极化和离子导电两个效应对物质直接加热，促使固体样品表层快速破裂，产生新的表面与溶剂作用，在数分钟内完全分解样品；

 极性分子加热：当微波通过样品时，水或者酸等极性分子随微波频率快速变换取向，分子来回转动与周围分子相互碰撞摩擦，使得样品温度急剧上升，加快分解；

高压密闭环境：微波消解在密闭高压消解罐内进行，压力体系能够产生过热现象，即加热到比常压下沸点更高的温度，消解一般湿法消解不能消解的样品。并且在密闭体系还可防止挥发性元素的损失。

微波消解目前广泛应用于食品、药品、环保、饲料、肥料、卫生检验、地质、化工等行业中不同各种类型样品的消解，特别适用于测定微量、痕量及超痕量元素的样品。有研究学者提出微波消解一般用酸量较多，且传统微波消解法处理样品后还需要进行赶酸，步骤繁琐，如下图为微波消解土壤的步骤。目前市面上已有超级微波消解仪，超级微波消解仪完全避免了传统微波消解的缺陷，无需大量的酸试剂，无需赶酸，消解完成后取出直接转移定容即可。

 

 

 

高温熔融  

 

高温熔融法是通过偏硼酸锂、四硼酸锂、氢氧化钠、过氧化钠等熔剂，在高温下与样品熔融，形成熔体，再通过无机酸达到溶解的目的。常应用于地质样品、冶金原材料、陶瓷样品等等。高温熔融法的缺点是处理完样品溶液中盐含量较高，熔剂易引入污染和干扰。

 

 

 

干式灰化

 

干式灰化法是指样品在马弗炉充分灰化。样品灰化前先碳化样品，即把装有待测样品的坩埚先放在电炉上低温碳化样品，在碳化过程中为了避免测定物质的散失，往往会加入少量碱性或酸性物质(固定剂)。干式灰化法可同时处理多个样品，但要注意低沸点元素Hg，As，Se，Te，Sb的挥发。干式灰化法适用于食品、塑料、有机物粉末等含碳较高的材料。灰化后的灰分再利用湿法消解消解或微波消解将其固体转化为无机溶液。

 

 

 

酸溶回渣 

 

酸溶回渣是将湿法酸消解与熔融消解结合使用，用于特殊样品的溶解。例如测定硅铁中总铝，硅铁中铝有酸溶铝和酸不溶铝，首先使用酸处理样品，溶解出可溶性铝，不溶残渣用碱金属的硫酸氢盐或硼酸和碳酸钠混合熔剂熔融处理。此种方法目前应用范围较为狭窄。

 

样品前处理是整个实验的关键环节，大约占整个实验总时间的百分之四十，所以掌握好前处理部分实验就成功了一半。对于样品前处理的方法与应用场景如有补充内容，欢迎来稿共同探讨。

 

ICP-MS仪器可以分为ICP和MS 2个部分。ICP-电感耦合等离子体实际上是一种元素离子化装置，MS是质谱检测器需要样品为离子状态，通过检测质荷比确定元素种类以及定量。在这里ICP要实现元素离子化，需要把待测样品在雾化状态下进入到高温（几千上万℃）设备中，因此对样品的进样状态是有要求。一般需要样品为澄清透明的溶液，所以对于固体样品、悬浊液、不透明的液体等，都需要对样品进行消解处理为澄清透明的溶液。以下就介绍一些常用消解处理方法及对应的试剂：

 

消除原理

 

1.碱融法：通过加入氢氧化钠、碳酸钠等强碱，在高温下分解样品。

2.酸溶法：通过加入一种或者多种无机酸，在加热，或者微波等方式下让样品消解。

 

常用硝酸试剂及特征

盐酸

1.分解许多金属氧化物以及其氧化还原电位低于氢的金属一种最常用试剂。

2.HCI是一种弱还原剂，一般不用来分解有机物质。

3.需要考虑到一些易挥发金属氯化物（As、Sb、Sn、Se、Te、Ge、Hg）会有潜在挥发损失。

 

硝酸

1.通常用HNO3 来分解各种金属、合金及消解有机物质（如生物样品），但对于某些金属及矿石等地质样品，通常还需加入HCl 及HF 以增加分解样品的能力。

2.一种强氧化剂，注意钝化问题。

 

高氯酸

1.HClO4是已知的最强的无机酸之一，热的浓HClO4是强氧化剂，它将和有机化合物发生强烈（爆炸）反应。

2.经常使用HClO4来驱赶HCl、HNO3和HF。

3.在用HClO4分解样品中，可能会有10%左右的Cr以CrOCl3的形式挥发掉。

 

氢氟酸

1.唯一能分解以硅为基质样品的无机酸，适合于各类地质样品、矿石、水系沉积物、土壤、石英岩等的消解。

2.不能用玻璃器皿，常用是聚四氟乙烯（PTFE）为材料的烧杯、坩埚等器皿。进样系统可以用PTFE 材料的雾化器、雾化室及蓝宝石炬管，但应尽量减少使用。

3.其最高使用温度为250℃，当温度升至320℃时稳定性将开始降低，而在400℃以上则将解聚（分解）。

 

硫酸(H2SO4)及磷酸（H3PO4)

1.可消解多种矿石、合金（钨、钼等）。

2.高粘度将对试液导入产生影响，为了得到准确结果需采用基体匹配的标准溶液。

3.一些无机盐如Ba、Sr、Pb、Ca等的溶解性很差。

 

王水

1.使用HCl+HNO3（3+1）的混合酸进行酸溶法消解。

2.王水通常用于分解金属、合金、硫化物及一些矿物（金、银、铂、钯）。

以上就是比较常用的样品消解试剂。我们最常用的还是酸消解法，特别是微波消解法，实际消耗少、速度快、不容易受污染。但需要根据不同样品和测试需求来使用不同的消解试剂。

 

来源：Internet

关键词： 元素分析