姚实
广州雅皓检测科技有限公司
摘要：我国经济建设快速发展的同时，也面临严重的环境污染问题。需要将科学的技术和手段应用到环境保护工作中，环境化学分析是重要的基础方法之一，传统方法张存在一定的污染，应用具有局限性。微波消解技术的应用可以提高消解的有效性，消除有害物质的局限性，对于环境保护工作有重要的积极意义。
关键词：微波消解技术；环境化学分析；应用
引言
环境化学是对环境中存在的有害化学物质的研究，通过对其在环境中的存在形式以及其化学特性进行分析，降低对环境的污染并对有害化学物进行控制。基于现阶段消解技术中存在的不足和局限，人们多采用微波消解技术来对样品进行处理，利用微波的穿透能力，催化液体中吸波物质进行物化反应，避免出现挥发性元素损失的问题，整个操作过程更为直观有效，耗费时间短的同时也更为环保。近年来随着对微波消解技术的不断研究，该技术的应用更为广泛，在环境化学分析中的应用范围更广，为环境化学分析的准确性奠定了基矗
1微波消解技术的概述
微波消解技术主要是使用分子极化和离子导电两种效应来对物质进行加热，最终能够使得样品物质的表层快速消解，接着形成的新表层继续发生之前的反应过程，在很短时间内就能够完全分解样品。从这个原理过程来看，微波消解技术与传统消解技术和加热技术都有明显的不同，同时也可以引入封闭反应环境，使得最终数据测定变得更加精确。微波消解技术相较于其他方法来说，也具有显著的优点，其主要集中在四个方面。第一，时效性。这种技术在样本物质消解方面具有非常显著的成效，能够使得材料在较短的时间里就会加热分解，同时在材料消失以后加热也会迅速停止。第二，穿透性。这种技术在使用的过程中能够使得微波从材料内部向外发射，同时内部的温度也会迅速上升，使得整个材料的加热变得更加均匀。第三，选择性。由于不同材料的介电特性有一定的差异，因此并不是各个材料都可以使用微波加热，同时对于微波加热的反应也有一定的差异。因此在使用这种方法的时候，也可以通过这些方面来对材料进行划分，更好达到加热要求。第四，环保性。由于这种技术主要使用了微波辐射原理，因此在技术运用过程中需要的能量也比较少，在保证加热效果的同时也显著降低了污染排放，具有较强的环保成效。
2环境化学分析中的微波消解技术应用
2.1化学需氧量的测定
水质监测中，化学需氧量是评价水质的关键指标，而且其也是微波消解法应用的重要领域。重铬酸钾法在测定中需要消耗大量的样品、试剂和时间，样品回流在2h以上，且滴定也需要一定的时间。高压蒸汽消化法则至少需要1h才能消化。密闭消解法尽管缩短了消解的时间，但是其在消解的过程中造成了较为明显的汞盐污染，易发生消解管爆裂的问题，且使用密封消解法还会出现样品消解完全后消解管爆炸现象，出现这一问题可能是由于样品成分较多，且加热的过程中生成了较多的气体，消解管在超负荷的情况下出现了爆裂的问题。出现这一现象后改用微波消解法，微波消解法的时间较短，用料消耗较少，与其他方法充分融合能够应用在工业废水、生活污水和地表水中CODc测定，且测定的速度较快。
2.2对金属元素的测定
在进行环境化学分析中，样品中有较大的可能性存在金属元素，而微波消解技术可以提高整个消解过程的效率，高速准确的实现对金属元素的测定。金属可以反射微波，结合其他的方法可以提高对Cu、Cr、Cd、Hg以及稀土元素等的测定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在应用中取1g脱水后的泥饼放置于六连体微波消解罐当中，加入少量的水进行润湿，分别加入9ml的硝酸和3ml的氢氟酸，通过对比不同方式下的回收率以及整体测定的准确性，发现微波消解技术在金属元素测定中的应用也具有显著的优势，结合样品的类别选择不同检测方式进行检测，可以大大提高消解效果。
2.3在土壤消解中的应用
1）EPA3052消解方法：向样品中加入10ml硝酸和3ml氢氟酸，在5.5min左右将溶液温度升高至180±5℃，并保持该温度9.5min左右。2）3051A消解方法：向样品中加入10ml硝酸，在5.5min左右将溶液温度升高至175℃，并维持该温度在170~180℃10min左右。3）3051消解方法：向样品中加入10ml硝酸，在5.5min左右将溶液温度升高至175±5℃，并维持该温度在175±5℃10min左右。用EPA3052方法消解后，测量的铅和镉元素与标准值最为接近，因此，将采用EPA3052方法对检测样品进行消解处理。对耕地土壤监测的微波消解过程中，首先称取0.25g样品，分别加入10ml硝酸和3ml氢氟酸，在3min内将溶液的温度升高到150℃，恒温3min后继续升温至155℃，恒温16min后，再将温度升至180℃，恒温18min，最终将溶液转移至TFI烧杯中，再加入0.5mL高氯酸赶酸后定容。运用微波消解技术能够有效提高检测数据的精确性，进而为下一步的处理工作提供精确的数据支持。
2.4金属元素测定
在环境化学样品检测与分析体系中，涉及的金属元素类型非常多。由于微波消解技术具有较高的应用成效，因此在跟其他分析技术共同使用的时候，就能够较好的检测Cu、Cr等各类元素。这里需要注意的是，微波消解技术结合不同的化学试剂与化学分析方法，最终起到的效果也有一定的差异。在这种情况下，在对金属元素进行测定之前，就有必要对检测过程进行全方位分析，明确最合适的测定方法。
2.5非金属元素的测定
应用微波技术可以较快的速度测定有机碳样品，部分研究人员将重铬酸钾氧化法、微波消解法和分析仪充分结合，对土壤样品当中的有机碳含量进行测定。但测定显示微波消化并不能实现最佳的测定效果。在硒元素测定中，主要将液相色谱与微波消解技术融为一体，利用氢化物发生ICP-MS完成检测，其可明确元素的不同形态。实验人员需称取样品0.2g，将其放置在微波消解罐中的内衬杯内，添加5ml标准液，然后再加入浓硫酸，浓硫酸体积为5ml，将其摇匀。超声波震荡2分钟，之后放入微波炉内单步消解。上述程序全部结束且消除所有压力后方可敞开消解罐。接着再将蒸馏水消解液放入容积为250ml的锥形瓶当中，并加入4滴指示剂，采用浓度为0.2mol/L的硫酸亚铁溶液滴定至刻度，并使用灼烧后的土壤完成空白试验测定。
结语
环境保护已经成为了未来我国多年发展的主题之一。而微波消解技术在环境化学分析中具有非常显著的应用成效，同时也将成为我国环境保护的重要手段之一。环境污染处理领域的技术人员，应该积极了解与认知微波消解技术，并结合国内外环境污染处理的实例来明确这项技术的具体使用成效。加强这方面的学习，并且能够结合环保污染项目现状来灵活使用这些技术。这样以后，我国环保事业就能够真正实现可持续发展，在未来不断改善我国的生态环境。
参考文献
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论文作者:姚实
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/26
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