样品制备培训.

1、www.anton-Sample PreparationBasics 样品制备基础样品制备基础2Content背景知识背景知识微波加热机理微波加热机理分析过程分析过程www.anton-背景知识背景知识4背景知识背景知识Pros（为什么要样品制备）（为什么要样品制备）: 将固态样品转变为液态将固态样品转变为液态 破坏基体破坏基体 去除干扰物质去除干扰物质 保证分析样品和标准的一致性保证分析样品和标准的一致性 均一化均一化 对某些物质进行预浓缩对某些物质进行预浓缩Cons（样品制备的难点）（样品制备的难点）: 人工成本巨大人工成本巨大 是分析过程中的瓶颈是分析过程中的瓶颈 可能会造成分析物的污染

2、或损失可能会造成分析物的污染或损失5General Information 背景知识背景知识消解消解 / 萃取萃取 必须能保证必须能保证 . I. 分析的准确II. 经济高效III. 安全及操作简单6I. 分析准确，要求样品制备过程必须：分析准确，要求样品制备过程必须：无污染无污染元素无损失元素无损失消解完全消解完全操作步骤少操作步骤少设备的可靠性高设备的可靠性高 才能保证分析结果的再现性才能保证分析结果的再现性7分析过程中误差的分布分析过程中误差的分布Sample Processing30%Instrument20%Integration6%Calibration10%Operator20%

3、Sample Introduction6%Contamination8% During sample analysis8II. 经济高效，要求样品制备必须：经济高效，要求样品制备必须：试剂的消耗低试剂的消耗低操作方便操作方便投入成本低投入成本低运行费用低运行费用低能自动化能自动化Costs of faulty analytical results9样品制备的时间消耗样品制备的时间消耗假设假设: 微波消解后举行微波消解后举行3倍稀释步骤、用倍稀释步骤、用 ICP-OES 进行三个重复样品的多元素分析进行三个重复样品的多元素分析9 % 稀释稀释5% 秤量秤量26% 物理制备（剪切、研磨等）物理制备

4、（剪切、研磨等）5% 分析分析55% 消解消解10III. 安全性安全性危险化学品的用量低危险化学品的用量低操作简单操作简单防止自发性反应防止自发性反应防止操作人员的失误防止操作人员的失误设备的安全性设备的安全性(设计设计 & 制造制造 )www.anton-化学分析过程化学分析过程无机物无机物Decomposition 消解Leaching 浸提有机物有机物Extraction 萃取Derivatization 衍生12From Samples to Solutions从样品到溶液从样品到溶液(和结果分析和结果分析)Sampling取样取样Break-up破碎破碎DigestionExtra

5、ction消解消解/萃取萃取Analysis 分析测定分析测定土壤土壤水水油油金属金属.切割切割研磨研磨.微波方法微波方法 传统方法传统方法.ICP-AESICP-MSGF-AAS/Flame-AASGCHPLC. 样品制备13取样要求取样要求对于取样最重要的要求是保证所取部分具有代表性（均一性）对于取样最重要的要求是保证所取部分具有代表性（均一性） 对于象对于象ICP-MS or X-ray 荧光为了分析的再现性荧光为了分析的再现性, 保证结果的代表性保证结果的代表性，样品必须完全均一，颗粒小于，样品必须完全均一，颗粒小于 200 m. 14破碎破碎剪切粉碎剪切粉碎 一般样品先切到 2x10

6、 x10 cm3.电子样品: 先切割粉碎机 4x4 cm大小 聚合物材料: 先用切割粉碎机或剪刀 5x5 mm 塑料薄膜可剪到合适大小粉碎粉碎 / 研磨研磨 如果需要可冷冻样品并研磨到 200m 15无机样品制备无机样品制备消解消解浸提浸提 典型应用 食品检测食品检测 农业分析农业分析 环境分析环境分析 能源材料分析能源材料分析 石油化工石油化工 制药业制药业 材料测试材料测试 矿业矿业, 地质地质 医学检验医学检验16消解（消化）方法消解（消化）方法Conv. HeatingMicrowaveUV-DigestionOpen VesselConv. HeatingMicrowaveClose

7、d VesselConv. HeatingMicrowaveFlow SystemWet DigestionMuffle FurnaceWickbold Comb.Plasma AshingSchoeniger Comb.Oxygen BombDynamic SystemCombustionBasicOxidicFusion123171. 熔融法熔融法 就是固态样品与氢氧化碱、碳酸盐、硼酸盐发生热反应就是固态样品与氢氧化碱、碳酸盐、硼酸盐发生热反应 典型样品典型样品: 岩石岩石, 矿石矿石, 熔渣熔渣, 矿物矿物, 陶瓷，耐火材料陶瓷，耐火材料, 氧化物氧化物 典型试剂典型试剂 碱: LiOH

8、, NaOH, KOH, NaHCO3, Na2CO3 酸: NH4HSO4, NaHSO4, Na2S2O7, K2S2O7 氧化剂: NaNO3, K2S2O8 四硼酸锂、或偏硼酸锂: Li2B4O7, LiBO2 测定主要元素测定主要元素18熔融设备熔融设备For example:192. 燃烧技术燃烧技术开放系统开放系统 Oxygen plasma ashing Wickbold 燃烧燃烧 Muffle furnace (dry ashing)马弗炉（干法灰化）马弗炉（干法灰化）密闭系统密闭系统 Schoeniger烧瓶燃烧烧瓶燃烧 氧弹法氧弹法 微波激发氧燃烧微波激发氧燃烧20马弗炉

9、马弗炉“干法灰化干法灰化”样品放入惰性坩埚内(e.g. Pt)坩埚放入炉体体灰化温度: 450 550C21氧气燃烧弹氧气燃烧弹a)不锈钢弹体b)带阀门和电路的盖子c)电极d)点火线e)样品杯 22微波激发氧燃烧法微波激发氧燃烧法滤纸样品样品支架吸收液反应罐护套管 反应罐内放入样品支架 样品压成颗粒 充入氧气 滤纸浸湿NH4NO3 微波点燃滤纸，将样品燃烧 分析物元素被吸附溶液收集233. 湿法消解湿法消解敞口系统敞口系统 电热板电热板, 加热块加热块 微波加热微波加热 UV 消解消解密闭系统密闭系统 (bombs) 传统加热传统加热 (blocks, ovens, HPA-S) 微波加热微波

10、加热24消解（消化）试剂消解（消化）试剂 HNO3Nitric Acid H2SO4Sulfuric Acid H2O2 Hydrogen Peroxide HCl Hydrochloric Acid HFHydrofluoric Acid HClO4Perchloric Acid H3PO4Phosphoric Acid H3BO3Boric Acid25敞口湿法消解敞口湿法消解加热块加热块电热板电热板26安东帕安东帕 2001: MULTIWAVE 3000 王者气派王者气派二维双磁控管微波技术二维双磁控管微波技术ETL、GS双安全认证双安全认证多功能样品制备平台多功能样品制备平台“最安全

11、的微波消解系统最安全的微波消解系统”27多功能微波样品制备平台多功能微波样品制备平台n 微波干燥n 大批量消解n 高效消解n 搅拌反应n 微波萃取n 微波蒸发浓缩n 微波氧燃烧281400W 非脉冲微波控制非脉冲微波控制66L 炉腔内镀炉腔内镀PTFE耐腐涂层耐腐涂层内置专利高效冷却系统内置专利高效冷却系统高强度安全门高强度安全门各种连接附件操作方便各种连接附件操作方便二维双磁控管二维双磁控管微波主机性能微波主机性能强大转子驱动强大转子驱动29Seamless Documentation 全面数据记录全面数据记录P-graphp/T-graphIR-graph30防爆型密闭反应转子防爆型密闭反

12、应转子Rotor 16Rotor 831消解管型号消解管型号 &应用应用 Temperature (C)Pressure (bar)XQ8080300高脂食品、塑料高脂食品、塑料、纤维、油、脂、纤维、油、脂、煤、药品、化、煤、药品、化学品学品 XF10060260混合垃圾、半导体混合垃圾、半导体、陶瓷、矿石、灰、陶瓷、矿石、灰烬、炉渣、耐火材烬、炉渣、耐火材料料 240HF10040生物材料、食物样品生物材料、食物样品、污染土壤、金属、污染土壤、金属、合金、地质材料、玻合金、地质材料、玻璃、石英璃、石英 MF100MF5020200水、污水、淤泥水、污水、淤泥、植物材料、土、植物材料、土壤、沉

13、积物、壤、沉积物、US-EPA方法方法32敞口湿法消解敞口湿法消解设备简单设备简单可处理许多个样品可处理许多个样品样品量较大样品量较大-试剂消耗量达试剂消耗量达-试剂的空白试剂的空白-系统性误差系统性误差-要人照看要人照看-温度不够高温度不够高-消化时间长消化时间长33系统误差系统误差挥发挥发损失损失吸附吸附试剂试剂空气灰尘空气灰尘容器容器污染问题污染问题解吸解吸Hot Plate消解不彻底消解不彻底34亚沸点酸蒸馏系统亚沸点酸蒸馏系统35蒸汽清洗设备蒸汽清洗设备1加热器2酸或水3圆底烧瓶4回流5蒸汽室6回流冷凝器建议工作过程 HNO3 蒸汽过夜 双蒸H2O淋洗 在无尘、无烟环境中干燥36HP

14、A-S安全防爆膜安全防爆膜卡口盖卡口盖压力腔压力腔气体连接气体连接消解管消解管电热块电热块电热丝电热丝温度探头温度探头320 C130 bar 37微波消解仪微波消解仪微波炉腔微波炉腔转子转子密闭消解管密闭消解管磁控管磁控管380501001502002500510152025Time min.Temp.C敞口敞口vs. 密闭容器反应对比密闭容器反应对比closedopen温度取决于酸液的沸点温度取决于反应罐类型39消解不充分的后果消解不充分的后果改变雾化器的速率改变雾化器的速率(堵塞堵塞) ICP-MS 分子干扰分子干扰(某些样品某些样品)AAS的背景干扰的背景干扰Element Mass

15、Molecular interference Cr 52; 53 40Ar12C; 36Ar16O; 35Cl16O1H; 37Cl16O V 51 35Cl16O Fe 56 40Ar16O Cu 63 40Ar23Na As 75 40Ar35Cl Se 77; 78; 80 40Ar37Cl; 40Ar38Ar; 40Ar40Ar 40湿法消解湿法消解 影响因子影响因子 反应特征反应特征 在特定温度下试剂的反应行为 分析物或基质成分的溶解性和挥发性 仪器设备仪器设备 所用仪器的类型 样品处理量 检测底限 进样系统 洁净化学措施41残留碳残留碳 (TOC)024681012150 C200

16、 C250 C300 C30% CRef.: P. Fecher, CLUA ErlangenMilk PowderCitrus LeavesFish TissueBovine LiverMargarine42火焰火焰 AAS 或或 GF AAS43ICP AES44ICP MS45原子分光光度技术原子分光光度技术 Technique Metals Approx. DL Range Advantages Disadvantages ICP-OES Most metals and some non-metals mid ppb to mid ppm Rapid, multi-element hi

17、gh TOC tolerance Complex interferences, relatively poor sensitivity ICP-MS Most metals and non-metals ppt Rapid, sensitive, multi-element, wide dynamic range, good control of interferences Limited total dissolved solids (TOC) tolerance GFAA Most metals (commonly Pb, Ni, Cd, Co, Cu, As, Se) ppt Sensi

18、tive, few interferences Single element technique, limited dynamic range Cold Vapor Mercury Hg ppt Sensitive, simple, few interferences Single element, slow Hydride AA Hydride forming elements (As, Se, Tl, Pb, Bi, Sb, Te) ppt to ppb Sensitive, few interferences Single element, slow, complex 46有机样品制备有机样品制备萃取萃取衍生衍生典型应用 PAH (多环芳烃多环芳烃), PCB (多氯联苯多氯联苯) 油中脂肪酸的测定油中脂肪酸的测定 对某些成分进行衍生以利于分析对某些成