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1、第21卷，第6期光谱学与光谱分析VOI.21，NO.6，pp886-8882 0 0 1 年 1 2 月SpectrOscOpy and SpectraI AnaIysisDecember，!2001高压密封消化罐在光谱分析样品前处理中的应用杨延，周小力（上海电力学院环境工程系，上海200090）摘要原子吸收光谱法是进行元素定量分析的快捷有效的方法，但固体试样溶解的不完全会对其分析测定的准确度带来很大影响。本文应用高压密封消化罐对电厂难溶的垢样进行消解，对消解条件进行了探索试验，确定了比较方便快捷、溶样完全的消解体系。并对垢样消解液中的一些常规元素作了相应的原子吸收光谱测定。主题词高压密封消化
2、罐；垢样；原子吸收光谱法中图分类号：O657.31文献标识码：B文章编号：1000-0593（2001）06-0886-03收稿日期：2000-12-06，修订日期：2001-04-26作者简介：杨延，女，1962 年生，上海电力学院讲师通信联系人引言蒸汽汽轮机叶片上的盐垢是火力发电厂中最难溶解的垢样。传统的溶样方法耗时长、劳动强度大1，与现代光谱仪器分析法不相适应。近年来受人关注的微波溶样技术2 4又因成本太高而在推广应用上受到限制。为此，我们选用高压密封消化罐，对汽轮机转子叶片上的积垢进行样品前处理的消解试验，力求寻找一种实用方便、消解彻底的溶样方法，以与后续的高效、快速的原子吸收光谱分析
3、法相适应。高压密封消化罐是由聚四氟乙烯内杯、聚四氟乙烯密封套和不锈钢外套三部分组成（见图 1）。该消化器由于耐压性能强（内压可以达到 12 个大气压）、用酸量小（内杯容量仅 30mL）、消解效率高、价格低廉，具有推广应用价值。本文通过大量的试验探讨消解样品的最佳条件和方法，并用原子吸收方法对盐垢消解液中的一些常规元素如铜、镁等进行了分析测定，结果令人满意。Fig.1Type B partitioned digestion pot1实验部分1.1仪器与试剂分装式高压密封消化罐（沈阳市铁西区森华理化仪器研究所）；日立 Z-8000 型原子吸收分光光度计；Cu 空心阴极灯；Mg 空心阴极灯。消解试剂
4、包括 HCI，HNO3，HCIO4，HF 均为分析纯；铜标准贮备溶液（1 mL 含 1 mg Cu）；镁标准贮备溶液（1 mL 含 1 mgMg）；锶标准液由 SrCI26H2O 优级纯试剂配制，（1 mL 含 100mg Sr）。1.2样品来源从电厂汽轮机高压缸、中压缸、低压缸转子叶片分别采集盐垢样品。1.3高压密封消化罐溶样直接准确称取约0.1 g 样品于聚四氟乙烯内杯中，依次加入 1 mL HCI，1 mL HNO3，1 mL HCIO4，4 mL HF。迅速盖紧杯盖，装入聚四氟乙烯密封套中，密闭严实，置于不锈钢外套并用力将上盖的顶丝拧紧。放入烘箱内，当温度达到 100C时，恒温 1 1
5、，而后再升温至 150C，保温 2 1。取出冷至室温。由于消解液中过剩的 HF 会影响到后续成分的分析测定，故必须消除。针对 HF 对不同元素测定产生的不同影响采用了两种消除的方法：硼酸络合掩蔽法；加热蒸发消除法。硼酸络合掩蔽 HF 法：取 250 mL 聚四氟乙烯烧杯，称入 2g 硼酸，加纯水 50 mL，微热溶解完全。趁热将上述消解试液移入其中，充分摇匀，使消化液中过剩的 HF 与硼酸络合，转入 250 mL 容量瓶中定容，即刻储存于洁净干燥的塑料瓶中。加热蒸发去除 HF 法：在溶样完全的消解内杯里，直接加入 4 mL HNO31HCI（111），小火煮沸赶除 HF 至溶液小体积，加入等量
6、蒸馏水，继续蒸发至小体积，转入 100 mL 容量瓶，纯水稀至刻度。电厂垢样成分分析的项目较多，本文着重讨论铜、镁的原子吸收光谱测定。1.4垢样中含铜量测定仪器测定条件：Cu 灯灯电流 7.5 mA；乙炔燃气 30 kpa；空气助燃气 160 kpa；燃烧高度 7.5 mm；狭缝 1.3 nm；波长 324.8nm；测定模式：ZAA。仪器测定步骤：配制 0 4.0 mg L-1系列 Cu2+标准溶液，按浓度由小到大的顺序测其吸光度。仪器自动绘制工作曲线。同时测定垢样溶液，仪器自动记录样液铜浓度。1.5垢样中含镁量测定仪器测定条件：Mg 灯灯电流 7.5 mA；乙炔燃气 20 kpa；空气助燃气
7、 160 kpa；燃烧高度 7.5 mm；狭缝 1.3 nm；波长 285.2nm；测定模式：ZAA。仪器测定步骤：配制 0 0.5 mg L-1系列 Mg2+标准溶液，于各溶液中加入释放剂 SrCI2，Sr2+浓度为 4 g L-1，按 Mg2+浓度由小到大的顺序测其吸光度。仪器自动绘制工作曲线。同时测定垢样溶液，仪器自动记录溶液中镁的浓度。2结果与讨论2.1高压密封消解条件的选择选择低压缸转子第 6 级叶片上的盐垢作为实际样品，进行样品消解的条件试验。2.1.1消解液的组成盐垢样品的成分比较复杂，必须使用混合酸消解液。首先采用 HCI+HNO3混合液，消解后的样液呈黄色，聚氟内杯底部有灰白
8、色不溶物。滴加 HF，轻轻摇动聚氟内杯，灰白色不溶物消失，说明盐垢中含硅。而 HF 是唯一能分解二氧化硅和硅酸盐的无机酸，因此混合消解液中又引入了 HF。在对其他几个垢样的消解中，发现个别样品含有机成分较多，状似含油。因此我们分别在混合消解液中加入强氧化性试剂 H2O2和 HCIO4进行试验。结果是加入 HCIO4的效果比 H2O2更好。这是由于消化罐的内杯的容量仅 30 mL，H2O2作为消解试剂时，在较低的温度下即分解出高能态活化氧，产生大量气泡，容易带着粉末样品冲出容器而造成泄漏。而HCIO4具有对有机物高氧化能力，与其他试剂联合使用，有效地消解了垢样中油状的有机成分，而且无明显气泡发生
9、。因此最后选用的混合消解液组成为：HCI+HNO3+HCIO4+HF。2.1.2消解液中各试剂的用量消解液中 HNO3和 HF 的用量对溶样效果至关重要。多次试验表明，HNO3的量不能太大。量太大，HNO3受热分解产生的大量 NO2棕色气体容易逸出聚氟密封套，污染甚至腐蚀高压不锈钢套内壁。但是适量的 HNO3对于垢样的消解又是非常必要，因为消化罐受热，首先是 HNO3分解产生的NO2气体充满聚氟密封套，造成的外部压力不仅迫使 HF 集中在内杯与样品充分反应，还可阻止 HF 和生成的 SiF4从聚氟内杯中逸出。经反复试验，选用 HNO3的量为 1 mL。消解液中另一重要组分 HF 的量不能太大，
10、也不能太小。量太小，垢样溶解不完全；量太大，对过量 HF 的处理较困难。最后确定的 HF 的量为 4 mL。HCI和 HCIO4用量对消解效果的影响不大，考虑到消化罐内杯的容量较小，故选定 HCI 和 HCIO4的用量各为 1 mL。2.1.3称样量的确定在初步试验中，发现称样量较大时，溶解效果很差。经分析，是由于消化罐内杯小（30 mL），不能多加消解液所致。最后选取的称样量为 0.1 g 左右，对各级盐垢都能溶解完全。2.1.4消解时间的确定我们称取几份来源相同、重量相近的盐垢样品分别置于消化罐内杯中，按上述条件加入消解液。加盖密封后，放入烘箱内。先在 100C恒温 1 1，再升温至 15
11、0C。在 150C温度下，各消化罐分别消解时间为 1，2，3 1。试验结果表明，保温 11 的样品溶解不完全，存在有少量灰白色不溶物；保温 2 1 的样品溶解完全，溶液清彻；保温 3 1 的样品溶解效果同保温 21 的样品。故选择盐垢的消解时间为：在 100C恒温 1 1，再升温至 150C后保温 2 1。2.1.5H3BO3用量的确定消解后的样品溶液中过量的 HF 对后续元素分析中所用的测定仪器尤其是玻璃材料有严重的腐蚀破坏作用，我们采用了硼酸络合掩蔽法或加热蒸发来解决。由于 SiF4具有挥发性，如果是测硅，就只能采用硼酸络合法来掩蔽 HF。如果是用原子吸收光谱仪测钙或镁，由于要加锶或镧作释
12、放剂，容易生成难溶的氟化物，故需用加热蒸发法除去 HF。在硼酸络合掩蔽法中，根据形成氟硼酸的反应式H3BO3!#+4HFHBF4+3H2O可按化学计量计算出掩蔽 4 mL HF 需约 1.5 g 的 H3BO3。为了保证络合掩蔽完全，我们选用 2 g 的 H3BO3用量。2.2铜含量的测定用原子吸收光谱法测定垢样中铜含量（见 1.4），并做加标回收率试验。结果列于表 1 中。该表中的垢样消解液采用硼酸络合掩蔽法去除 HF。由表中数据可见，本文探讨的盐垢消解方法不影响铜的测定。2.3镁的测定用原子吸收光谱法测定垢样中镁含量时，加标回收率很低，仅有 30%60%，说明样品中干扰因素很多。我们选用元
13、素 Sr 做释放剂以消除干扰。通过加 Sr 的条件试验表明，在测Mg 时标准液和试样溶液中加入含 Sr 试剂，使 Sr 浓度达到 4mg mL-1可以消除测 Mg 过程中的干扰影响。但由于 F-离子与 Mg2+离子极易形成难溶盐沉淀，因而垢样消解液中过量的HF不宜采用硼酸络合掩蔽法去除，而应用加热蒸发法除去。垢样中镁的测定结果及加标回收率列于表 2。788第 6 期光谱学与光谱分析Tab.1The content of copper and recovery test by adding copper in salt scale样品序号样品百分含量（%）溶液原浓度/（mg L-1）加入量/（m
14、g L-1）测得值/（mg L-1）回收率（%）垢样 10.357 60.230.801.04101.25垢样 20.341 20.110.800.9098.75Tab.2The content of magnesium and recovery test by adding magnesium in salt scale样品序号样品百分含量（%）溶液原浓度/（mg L-1）加入量/（mg L-1）测得值/（mg L-1）回收率（%）垢样 30.3530.160.200.36100垢样 40.0890.170.200.3695垢样 50.0580.110.200.31100垢样 60.0390
15、.090.200.311103结论由上述可见，使用高压密封消化罐消解电厂的盐垢，并在后续测定中使用原子吸收光谱方法来进行分析测定是可行的。由于这种消化罐消解效率高，操作方便，价格低廉，有较大的实际应用价值。参考文献1 火力发电厂垢和腐蚀产物试验方法专集.热力发电，水利电力部西安热工研究所，1985.2 LI Bao-hou（李报厚）.Spectroscpy and Spectral Anlaysis（光谱学与光谱分析），1992，12（6）：103.3 FENG X-bin，et ai（冯新斌等）.Enwironmental Chemistry（环境化学），1998，17（2）：148.4 G
16、iiberte Schnitzer，et ai.Mikrochimica Acta，1995，119：199.Applicaton of Digestion Pot of HP Hermetic Seal in Sample Pretreatment inSpectral AnalysisYANG Yan，ZHOU Xiao-iiShanghai Institute Electric Power，Shanghai200090，ChinaAbstractAtomic absorption spectrometry is a rapid and effective method for the g
17、uantitative determination of eiements，but in compiete dissoiu-tion of soiid sampie can greatiy infiuence the anaiyticai accuracy.The scaie sampie obtained from the power piant is hardiy to digestion.In thispaper，a method is proposed nameiy digestion pot of HP hermetic seai，it can digest the scaie sa
18、mpie，and the digestion condition is obtained.Afterthe sampie is compieteiy digested，the conventionai eiements in scaie sampie is dctermined by atomic absortpion spectrometry.KeywordsDigestion pot of HP hermetic seai；Scaie sampie；Atomic absorption spectrometry（Received Dec.6，2000；accepted Aprii 26，20
19、01）888光谱学与光谱分析第 21 卷高压密封消化罐在光谱分析样品前处理中的应用高压密封消化罐在光谱分析样品前处理中的应用作者：杨延，周小力作者单位：上海电力学院环境工程系,上海,200090刊名：光谱学与光谱分析英文刊名：SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS年，卷(期)：2001,21(6)被引用次数：5次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.火力发电厂垢和腐蚀产物试验方法专集 19852.李报厚 查看详情 1992(06)3.冯新斌 查看详情 1998(02)4.Gilberte Schnitzer Comparison of Open and Close
20、d Focussed Microwave Digestions in View of TotalMercury Determination by Cold Vapour Atomic Absorption Spectrometry外文期刊 1995(3/4)本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.李芳.贾文平.潘富友.韩晓虹.LI Fang.JIA Wen-ping.PAN Fu-you.HAN Xiao-hong 悬浮进样阻抑火焰原子吸收光谱法测定甘薯粉条中的微量铝期刊论文-分析科学学报2006,22(2)2.尹继先.张艳超.钟钰.朱霞萍.YIN Ji-xian.ZHANG Ya
21、n-chao.ZHONG Yu.ZHU Xia-ping 石墨炉原子吸收光谱法测定食品级磷酸中铅期刊论文-理化检验-化学分册2007,43(10)3.苏明跃.杨丽飞.郭芬.SU Ming-yue.YANG Li-fei.GUO Fen 高压密封微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定锰矿中砷和汞含量期刊论文-冶金分析2010,30(12)4.王元忠.李涛.曹玉娟.刘鸿高.沙本才.WANG Yuan-zhong.LI Tao.CAO Yu-juan.LIU Hong-gao.SHA Ben-cai 微波消化氢化物原子吸收法测定巨大口蘑中砷的含量期刊论文-微量元素与健康研究2006,23(6)5.刘
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23、G Hong-bo.SHU Hai-xia.XUE Bin.HU Zhi.QIN Shu-hao 高压密封罐消解双光道原子荧光光谱同时测定PVC中铅和汞的方法研究期刊论文-贵州科学2009,27(3)10.石景燕.龙潇.马东伟.SHI Jing-yan.LONG Xiao.MA Dong-wei 高压消化-原子吸收法间接测定火电厂粉煤灰中的硫化物期刊论文-热力发电2009,38(7)引证文献(5条)引证文献(5条)1.吴育廉 高压密封湿法消解-火焰原子吸收光谱法测定婴儿配方奶粉中铁和锌期刊论文-微量元素与健康研究2011(3)2.倪伟红.陈美春.贾彦博 微波消解-ICP-OES法同时测定化妆品中Pb、As、Hg期刊论文-分析试验室 2008(z2)3.王艳君.蒋晓光 ICP-AES法测定氧化铝粉中硅、钙、铁、钛、钒和锌期刊论文-分析测试技术与仪器 2002(1)4.徐鸿志.陈志伟 硅酸铝耐火材料成分的仪器分析方法进展期刊论文-理化检验-化学分册 2007(10)5.骆胜超.覃彩芹 体内微量元素的检测期刊论文-孝感学院学报 2004(3)本文链接：http:/