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微波消解儀的結構和原理介紹
閱讀：1533發(fā)布時間：2023-11-10
微波消解技術是利用微波的穿透性和激活反應能力加熱密閉容器內的試劑和樣品,，可使制樣容器內壓力增加,反應溫度提高,，從而大大提高了反應速率，縮短樣品制備的時間,。并且可控制反應條件,，使制樣精度更高.減少對環(huán)境的污染和改善實驗人員的工作環(huán)境。傳統(tǒng)方法采用多孔消化器或消煮爐制備方法,，樣品的消化時間通常需要數(shù)小時以上,。即使選用較先進的傳統(tǒng)消化器，內配尾氣吸收裝置,，也很難避免消化中尾氣泄漏而產生很嗆人的氣味,。采用微波消解系統(tǒng)制樣，消化時間只需數(shù)十分鐘,，消化中因消化罐密閉,，不會產生尾氣泄漏，且不需有毒催化劑及升溫劑,。密閉消化避免了因尾氣揮發(fā)而使樣品損失的情況,。
當微波通過試樣時，極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若干次，分子來回轉動,，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，使得試樣溫度升高,。這種加熱方式與傳統(tǒng)的電爐加熱方式絕然不同,。
(1)體加熱
電爐加熱時，是通過熱輻射,、對流與熱傳導傳送能量,，熱是由外向內通過器壁傳給試樣，通過熱傳導的方式加熱試祥。微波加熱是一種直接的體加熱的方式,，微波可以穿入試液的內部,，在試樣的不同深度，微波所到之處同時產生熱效應,，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高,。如：氧化物或硫化物在微波(2450MHz 、800W)作用下, 在1min內就能被加熱到攝氏幾百度,。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,、傳導與對流)中熱能的利用部分低,，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內部,，因而提高了能量利用率,。
(2)過熱現(xiàn)象
微波加熱還會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象(即比沸點溫度還高)。電爐加熱時,，熱是由外向內通過器壁傳導給試樣,，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,，能量在體系內部直接轉化。由于體系內部缺少形成氣“泡”的“核心”,，因而,， 對一些低沸點的試劑，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高的溫度,，有利于試樣的消化,。
(3)攪拌
由于試劑與試樣的極性分子都在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反應加速進行。交變的電磁場相當于高速攪拌器,，每秒鐘攪拌2.45×109 次,，提高了化學反應的速率，使得消化速度加快,。由此綜合,，微波加熱快,、均勻,、過熱、不斷產生新的接觸表面,。有時還能降低反應活化能,，改變反應動力學狀況，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,。
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