北京恒奧德儀器儀表有限公司
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消解儀是種常用的樣品前處理設(shè)備，按自動化程度可以分為半自動消解儀和自動消解儀；按照原理可以分為電熱消解儀和微波消解儀，目前都有成熟的產(chǎn)品，應(yīng)用很廣泛。
電熱消解儀原理
電熱消解儀，包括加熱體，加熱體通過加熱主電路與交流電源連接形成加熱回路，加熱主電路包括依次串接的空氣斷路器、單相橋整流濾波單元和Buck主電路；還包括設(shè)置在加熱體上的溫度傳感器，溫度傳感器通過濾波放大單元分別與單片機和PWM控制驅(qū)動單元，單片機與PWM控制驅(qū)動單元相連接，PWM控制驅(qū)動單元通過隔離驅(qū)動單元與Buck主電路相連接；PWM控制驅(qū)動單元通過采樣電阻對加熱回路中電流采樣；單片機的輸出端連接有顯示溫度的輸出設(shè)備，輸入端連接有參數(shù)設(shè)定的輸入設(shè)備 。
采用上述結(jié)構(gòu)后的電熱消解儀采用率開關(guān),實現(xiàn)輸出率的調(diào)節(jié)，繼而可以實現(xiàn)加熱過程的控制。
微波消解原理
稱取0.2克-1.0克的試樣置于消解罐中，加入約2mI的水，加人適量的酸。通常是選用HNO3、HCI、HF、H2O2等，把罐蓋好，放入爐中。當(dāng)微波通過試樣時，性分子隨微波頻率快速變換取向，2450MHz的微波，分子每秒鐘變換方向2.45×109次，分子來回轉(zhuǎn)動，與周圍分子相互碰撞摩擦，分子的總能量增加，使試樣溫度急劇上升。同時，試液中的帶電粒子(離子、水合離子等)在交變的電磁場中，受電場力的作用而來回遷移運動，也會與臨近分子撞擊，使得試樣溫度升。這種加熱方式與傳統(tǒng)的電爐加熱方式然不同。
1.體加熱
電爐加熱時，是通過熱輻射、對流與熱傳導(dǎo)傳送能量，熱是由外向內(nèi)通過器壁傳給試樣，通過熱傳導(dǎo)的方式加熱試祥。微波加熱是種直接的體加熱的方式，微波可以穿入試液的內(nèi)。
在試樣的不同深度，微波所到之處同時產(chǎn)生熱效應(yīng)，這不僅使加熱更快速，而且更均勻。大大縮短了加熱的時間，比傳統(tǒng)的加熱方式既快速又效率。如:氧化物或硫化物在微波(2450MHz 、800W)作用下, 。又如Mn02 1.5 克在650W微波加熱1min可升溫到920K，可見升溫的速率非常之快。傳統(tǒng)的加熱方式(熱輻射、傳導(dǎo)與對流)中熱能的利用分低，許多熱量都發(fā)散給周圍環(huán)境中，而微波加熱直接作用到物質(zhì)內(nèi)，因而提了能量利用率。
2.過熱現(xiàn)象
微波加熱還會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象(即比沸點溫度還)。電爐加熱時，熱是由外向內(nèi)通過器壁傳導(dǎo)給試樣，在器壁表面上很容易形成氣泡，因此就不容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，溫度保持在沸點上，因為氣化要吸收大量的熱。而在微波場中，其"供熱"方式不同，能量在體系內(nèi)直接轉(zhuǎn)化。由于體系內(nèi)缺少形成氣"泡"的"核心"，因而， 對些低沸點的試劑，在密閉容器中，就很容易出現(xiàn)過熱，可見，密閉溶樣罐中的試劑能提供更的溫度，有利于試樣的消化。
3.攪拌。由于試劑與試樣的性分子都在2450MHz電磁場中快速的隨變化的電磁場變換取向，分子間互相碰撞摩擦，相當(dāng)于試劑與試樣的表面都在不斷更新，試樣表面不斷接觸新的試劑，促使試劑與試樣的化學(xué)反應(yīng)加速行。交變的電磁場相當(dāng)于速攪拌器，每秒鐘攪拌2.45×109 次，提了化學(xué)反應(yīng)的速率，使得消化速度加快。由此綜合，微波加熱快、均勻、過熱、不斷產(chǎn)生新的接觸表面。有時還能降低反應(yīng)活化能，改變反應(yīng)動力學(xué)狀況，使得微波消解能力增強，能消解許多傳統(tǒng)方法難以消解的樣品。
由上討論可知，加熱的快慢和消解的快慢，不僅與微波的率有關(guān)，還與試樣的組成、濃度以及所用試劑即酸的種類和用量有關(guān)。要把個試樣在短的時間內(nèi)消解，應(yīng)該選擇合適的酸、合適的微波率與時間。
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