微波消解技术在环境化学分析中的应用研究
朱龙杰
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朱龙杰,. 微波消解技术在环境化学分析中的应用研究[J]. 应用化学学报,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.157258.
摘要: 微波消解技术有效解决了传统环境化学分析中的污染问题以及效率问题,符合生态发展理念与可持续发展理念,对其进行推广应用具有科学性、可行性。微波消解法大大缩短了消解时间,缩短了测量的整体用时,有效提高了工作效率,有利于及时获得检测值,便于实时监测。基于此,本文主要分析了微波消解技术在环境化学分析中的应用。
关键词: 微波消解技术;环境化学;化学分析;应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157258
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引言

化学分析法在环境检测领域中的应用具有十分重要的意义,它不仅能够针对性的检测出污染物质,还能够为人类社会的生产和建设创造更为良好的外部条件,使得水污染、大气污染和土壤污染等问题的分析具有更加精准的数据参考。目前,微波消解技术实践应用仍存在一系列的问题,技术尚不完全成熟,需要对其进行进一步的优化设计,增强微波温度控制效果,提高检测准确性,拓展其在环境化学分析中的应用范围以及应用效果。

1化学分析方法的选择原则

化学分析方法在环境监测中是关键的环节,在评估环境质量和制定环境保护规划中具有十分重要的作用。在进行环境质量评估、制定环保规划等工作时,必须从环境分析中获取的资料,而在此背景下,化学分析的规范化将直接影响到环境监测的准确性和可靠性。

1.1分析目的及精确度要求

通常采用国标法,以确保分析结果的正确性,尽管需要耗费大量的资金和时间,但为保分析结果的规范和准确,必须采用国标法。在实施中,首先要考虑到检材的成分,大致判断其组成性质和范围,以防止不良因素的影响;其次要对所采用的化学分析法有准确的把握,知道该方法的上界和下界,确定被测样品中的组分含量,估算出各组分的含量区间,确保在测试的上限和下限之内[1]

1.2减少环境造成二次污染

实际上在环境检测的过程中,化学分析方式不可避免的会使用到化学分析试剂。而化学分析试剂的使用又有可能造成环境的二次污染。例如大部分金属元素的消解过程会用到硫酸、硝酸、盐酸、高氯酸、氢氟酸等强酸,部分无机非金属元素会用到过氧化钠、氢氧化钠等强碱性物质,而有机污染物的提取会用到正己烷、二氯甲烷、丙酮等有机物质进行萃取。因此,在环境检测过程中,既要保证化学试剂的使用可以达到预期的分析效果,又要保证化学试剂的处置不能造成二次污染,所以,检测人员在环境检测过程中,对待化学试剂的使用要慎之又慎,在配置试剂时应该提前计算使用量,做到用多少配多少,尽量不造成浪费,实验过后,应该注意化学试剂及废液的回收和保存工作[2]

1.3明确方法的精确度

使用标准样品是一种确定化学分析方法准确性的有效手段。但是,一些学者对此提出了自己的观点,认为获得标准物质很困难,通过加标回收技术可以迅速地进行测定,在环境监测工作中,由于所面对的条件较为复杂,目前尚无一种能够胜任全部分析工作的化学分析方法,应科学选取各种不同的方法,以达到最好的效果。分析法以微量、常量为主要手段。因此,在选择分析方法时,要根据实际情况,保证针对性和适用性,达到好的分析效果。

1.4合理使用分析方式的原则

环境检测过程所需要完成的流程较为繁复,因为通常目标环境中存在的有害物质不止一种,工作人员需要对目标环境中的各类有害物质进行全面的分析和检测,并精准判定不同有害物质在环境建设过程中可能产生的负面影响。但在有害物质检测的过程中,其理化性能存在的差异较为明显,因此不存在可通过单一检测方式完成整体检测流程的可能性,通常情况下,整套环境检测工作需要通过不同检测分析方式的组合使用来完成。因此不同检测方式的合理配比和运用,也成为了工作人员关注的重点。通过更为科学合理的分析方式使用原则,来进行不同分析方法的配比和联合,能够确保最终的分析效果达到理想状态。

2微波消解技术在环境化学分析中的应用

2.1土壤样品测量应用

目前,该技术在土壤样品测量中的应用较为广泛,可以对土壤中的非金属化学元素进行测定。例如,该技术可以在土壤中的碳元素含量测定分析中应用,可以准确计算出土壤中的碳元素含量。具体应用需要取土壤样品5g,将样品保存至容器之内,在容器中添加10mL的硝酸、4mL的氢氟酸。在微波环境下储存3min左右,观察反应容器内的温度,当温度达到150℃后停止反应,使其在恒温状态下保存3min;随后继续微波加温,使其温度达到160℃后停止反应,保持恒温状态30min以上;最后添加0.5mL的高氯酸甘酸溶液即可,最终实现对碳元素含量的测定。该技术在土壤非金属元素含量测定中的应用比较广泛,除碳元素含量的测定外,也可以进行硫元素含量、磷元素含量的检测,是检验土壤中化学元素的重要措施[3]

2.2水体化学需氧量测量应用

化学需氧量COD是指在规定的条件下,水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量,是衡量水体受污染程度的重要指标之一。化学需氧量一般以氧的mg/L表示,它是指示水体被还原性物质污染的主要指标。还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、亚铁盐和硫化物等,但水样受有机物污染是极为普遍的,因此化学需氧量可作为有机物相对含量的指标之一。微波是一种波长范围在1mm~1m,频率为300MHz~300GHz的电磁波。含水或酸的体系都是有极性的,在微波电场的作用下,分子高速地碰撞和摩擦从而产生高热。在微波电场的作用下,溶液体系中的离子定向流动,形成离子电流,在此过程中与周围的分子和离子发生摩擦和碰撞,使微波能转为热能,达到消解样品的作用。微波消解法的原理是在微波能量的作用下加快分子运动速度,从而缩短消解时间[4]

2.3大气颗粒物测量应用

随着社会和经济的发展,空气中的硫化物、氮化物等都是污染物,在雨水中会溶解二氧化硫、氮氧化物,从而导致了酸雨。酸雨的危害性很大,包括对建筑物的腐蚀、土壤的酸化,都会带来很大的经济损失。应用微波消解技术对其进行微波频率测定,辅助应用光谱吸收技术,可以准确测定大气颗粒物中含有硒元素的物质成分以及含量。应用微波消解技术需要进行取样,将大气中的颗粒物储存在微波消解装置中,在装置中添加适当的水,使得样品充分湿润,继而在装置中添加相应的溶液,包括6mL的硝酸溶液、4mL的盐酸溶液以及0.4mL的双氧水溶液。当装置中的样品与溶液充分混合之后,启动微波消解装置,使其保持合理的温度,实现对温度的科学调控,确保整个过程可以完成。在微波消解完毕之后,需要对其进行冷却,并添加一定量的蒸馏水,对消解后的样品进行稀释;经过定容处理之后,对其进行检测分析。该技术在大气颗粒物测量中应用,会产生一定量的废弃物,可能会对环境造成一定程度的污染,需要对实验后产生的废弃物进行回收处理。微波消解技术在大气颗粒物中的硒元素含量测定中应用具有科学性,可以优化操作流程、节省操作时间,最终所得的测量结果也比较准确。

结束语

随着我国经济的迅速发展,生态环境受到较严重的影响,因此必须加强对环境的检测。化学分析是环境监测中常用的一种方法,它能有效的对环境影响进行分析,了解环境的污染状况,为环保工作做好准备。采用微波消解溶样,显著缩短了溶样时间,简化了溶解过程.采用与样品含量靠近的标准样品进行单点校准,保证了良好的线性和检测准确度,可用于生产流程中的快速检测。

参考文献:

[1]林沛辰.固相萃取技术在我国环境化学分析中的应用分析[J].中国资源综合利用,2019,37(5):173-175.

[2]贺春禄.解读持久性有毒污染物研究:走进环境化学与生态毒理学国家重点实验室[J].高科技与产业化,2018(10):49-54.

[3]付鹏,高汝钦,王炳玲,等.与肥胖关联环境化学物质的比较基因组学分析[J].预防医学论坛,2018,24(8):596-598+630.

[4]马桂花.化学分析方法在环境检测中的应用[J].信息周刊,2019(12):0477

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