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微波消解仪加热方式及原理
发布日期:2021-9-3

称取0.2g-1.0g样品放入消化罐中,加入2mI左右的水,加入适量的酸。一般有硝酸、氯化氢、氟化氢、过氧化氢等。选择,盖上罐盖放入炉中。当微波通过样品时,极性分子随着微波频率迅速改变方向。在2450MHz的微波作用下,分子每秒改变方向2.45×109次,分子来回旋转,与周围分子碰撞摩擦,导致分子总能量增加,样品温度急剧上升。同时,带电粒子(离子、水合离子等。)在交变电磁场中的电场力作用下,测试溶液中的分子来回迁移,还会与相邻的分子发生碰撞,从而使测试样品的温度升高。这种加热方式与传统的电炉加热方式完全不同。

(1)身体加热。电炉加热时,能量通过热辐射、对流和热传导传递,热量通过炉壁由外向内传递给试样,试样通过热传导加热。微波加热是批量加热的直接方式。微波可以渗透到测试溶液中,在测试样品的不同深度,同时会产生热效应,不仅使加热更快,而且使其更加均匀。加热时间大大缩短,比传统加热方式更快、更高效。例如,在微波(2450兆赫,800瓦)的作用下,氧化物或硫化物可以在1分钟内加热到几百摄氏度。在另一个例子中,1.5g mn02可以通过650瓦微波加热1分钟加热到920K,这表明加热速度非常快。在传统的加热方式(热辐射、传导和对流)中,热能利用率较低,大量热量辐射到周围环境,而微波加热直接作用于材料内部,提高了能量利用率。

(2)过热现象。微波加热也会导致过热(即高于沸点温度)。电炉加热时,热量通过壁由外向内传导至样品,壁面容易形成气泡,不易过热。温度保持在沸点,因为气化需要吸收大量的热量。在微波场中,“加热”的方式完全不同,能量在系统中直接转化。由于系统中没有形成气泡的“核心”,封闭容器中的一些低沸点试剂容易过热。可见封闭溶样罐中的试剂可以提供更高的温度,有利于样品的消化。

(3)搅拌。试剂和样品的极性分子在2450MHz电磁场中快速改变取向,分子之间相互碰撞摩擦,意味着试剂和样品表面不断更新,样品表面不断接触新的试剂,加速了试剂和样品之间的化学反应。交变电磁场相当于一个高速搅拌器,每秒搅拌2.45×109次,提高了化学反应速率,加快了消化速度。因此,微波加热快速、均匀、过热,不断产生新的接触面。有时可以降低反应活化能,改变反应动力学,增强微波消解能力,可以消解很多传统方法难以消解的样品。

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