微波消解仪的概述以及应用领域

微波消解仪的概述以及应用领域

        概述
        为防止民用微波功率对无线电通信、广播、电视和雷达的干扰，工业、科研、医药和家用民用微波频率为2450MHz。因此，目前世界上常用的微波消解仪使用的频率基本都是2450MHz，工业微波消解仪和家用微波炉基本都在这个赫兹范围内。
        让我们了解一下微波的特性，这样我们就可以了解哪些物质会吸收微波？什么物质能反射微波？哪些物质对微波没有影响？
         (1) 吸收微波的物质
        具有极性分子的物质会吸收微波微波（损耗因子较大的物质），如：水、酸等。它们的分子具有偶极矩（即分子的正负电荷中心不重合）。在微波场中，极性分子随着微波的频率迅速改变取向并来回旋转，使分子相互碰撞、摩擦，吸收微波的能量，使温度升高。我们吃的食物中含有水，而水是一种极性很强的分子，所以可以用微波炉加热。
         (2) 反射微波的物质
        金属材料不吸收微波，只能反射微波。如铜、铁、铝等。使用金属（不锈钢板）作为微波炉的炉膛，来回反射作用于加热材料。微波炉不能使用金属容器，因为反射的微波会损坏磁控管。
         (3) 透过微波的物质
        绝缘体可以传输微波，它几乎不吸收微波的能量。如玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、铁氟龙、石英、纸等，它们对微波是透明的，微波可以穿透它们向前传播。这些物质都不吸收微波能量，或者吸收很少的微波。物质吸收微波的强度本质上与物质的复介电常数有关，即损耗因数越大，吸收微波的能力越强[2]。大多数家用微波炉容器都是塑料制品。微波密闭消解溶解罐所用材料有聚四氟乙烯、工程塑料等。
        工作原则
        称取0.2g-1.0g样品放入消解罐中，加水约2mL，加适量酸.通常使用硝酸、盐酸、双氧水等，盖上罐子，放入炉内。当微波穿过样品时，极性分子会随着微波的频率迅速改变它们的方向。在 2450MHz 微波中，分子每秒改变方向 2.45×109 次。分子来回旋转，与周围的分子碰撞、摩擦，分子的总能量增加，使得样品温度急剧上升。同时，试液中的带电粒子（离子、水合离子等）在交变电磁场中的电场力的作用下来回迁移，也与相邻分子发生碰撞，使温度升高的样本。
        特征
        与普通电炉加热相比，微波消解仪不仅加热速度更快，还具有以下两个独特的功能。
         (1) 身体加热功能
        电炉加热时，通过热辐射、对流和热传导传递能量。微波加热是整体加热的直接方法。微波可以穿透到试液内部，在样品的不同深度，微波会同时产生热效应，不仅使加热更快，而且更均匀。加热时间大大缩短，比传统加热方式更快、更高效。如：氧化物或硫化物在微波（2450MHz，800W）作用下，1min内可加热到几百摄氏度。又如1.5克二氧化锰在650W微波加热1min可加热至920K。可以看出升温速度非常快。传统的加热方式（热辐射、传导、对流）中，热能利用率低，大量热量散发到周围环境中，而微波加热直接作用于材料内部，从而提高了热能利用率。
         (2)有过热现象
        微波加热也存在过热（即高于沸点）。电炉加热时，热量通过容器壁由外向内传递给试样。容器壁表面易形成气泡，不易出现过热现象，温度保持在沸点，因气化吸收大量热量。在微波领域，“加热”的方式不同，能量在系统内部直接转换。由于缺乏内部因此，对于一些低沸点的试剂，在密闭容器中很容易过热。可见，密闭样品溶解罐中的试剂可以提供更高的温度，有利于测试。一种消化。
        从以上讨论可以看出，加热消解的速度不仅与微波的功率有关，还与样品的组成和浓度，以及所用试剂的种类和用量有关，即是，酸。要在短时间内消化样品，应选择合适的酸、合适的微波功率和时间。
        如何选择合适的微波消解仪？
        一、确认根据测试样品的类型选择哪种微波消解仪？根据微波消解仪的承受压力范围，一般分为超高压、高压、中压微波消解器。对于一般难以消解的样品，如塑料、涂料等，应选择超高压微波消解仪，否则会出现消解失败或仪器损坏的现象。
        二、根据每批次的样品数量选择，批次1-6、1-8、1-12、1-20、1-40。价格也在5万到25万之间。目前，20位以上的高通量微波消解仪器已得到普遍认可。
        三、根据温度监控模式分为主控罐模式和满罐温度监控模式。目前大部分高通量微波消解仪采用全罐监控模式，只有部分批次容积小于10的微波消解仪采用主控罐模式。
        应用
        微波消解仪主要用于重金属元素和有害元素的检测，如铬、镉、汞、砷、铅等。
        主要应用领域有：
         (1) 环境，包括大气、土壤、水等。
         （2）食品，包括乳制品、粮油、饮料、茶叶等。
         （3）其他领域，如油漆、塑料、玩具等。