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微波消解仪加热方式及原理

   2021-10-28 仪品网仪品网1230
核心提示:微波消解仪的加热方式与传统的电炉加热方式截然不同,将0.2 g-1 g的样品放入微波消解仪的消解罐内,加入约2 mI的水,加入适量酸类,通过体加热来观察,很有可能出现比沸点温度还高的现象,称为过热现象。

将0.2 g-1 g的样品放入微波消解仪的消解罐内,加入约2 mI的水,加入适量酸类。通常是选用硝酸盐、氯化氢、氟化氢、过氧化氢等,把罐盖好,放入微波消解仪中。微波消解仪中的微波在经过样品时,极性分子定向迅速改变,在2450 MHz以下的微波下,分子以每秒钟在2.45×109个方向上来回旋转,分子与周围分子相互碰撞摩擦,使样品温度急剧上升。与此同时,试液中的带电微粒(离子、水合离子等)在交流电磁场中,由于有电场力的作用,使试样的表面上有电场力的作用,与附近的分子发生碰撞,使样品温度上升。微波消解仪的加热方式与传统的电炉加热方式截然不同。


微波消解仪


(1)体加热

在电炉加热过程中,通过热辐射、对流和热传导等途径将能量从外向内传给试样,并通过热传导加热试样。微波消解仪加热是一种直接的体加热的方式,微波消解仪中的微波可穿过试样内部,在不同深度的样品,微波所到达的地方会同时产生热效应,这样不仅提高了加热速度,而且提高了加热速度。大大缩短了加热的时间,比传统的加热方式既快速又效率高。如:氧化物或硫化物在微波消解仪中的微波2450MHz 、800W作用下, 在1分钟内就能被加热到摄氏几百度。又如Mn02 1.5 克在650W微波消解仪中的微波加热1分钟可升温到920K,可见升温的速率非常之快。常规加热方式(热辐射、传导和对流)的利用程度较低,有很多热量散入周围环境,而微波消解仪加热直接作用于物质内部,从而提高能量利用率。

(2)过热现象

微波消解仪加热还会出现比沸点温度还高的现象,称为过热现象。电炉加热时,热量由外向内通过器壁传递给样品,容易在器壁表面形成气泡,不易过热,温度保持在沸点上,因为气化吸收大量热量但在微波消解仪的微波场中,它的“加热”方式完全不同,在系统内能直接转换。在封闭容器中,由于缺乏形成气“泡”的“核心”,所以,对于一些处于封闭状态的气体容器中,极易发生过热现象,可见封闭溶样罐中的试剂可提供较高的温度,有利于试样消化。

(3)搅拌

在2450 MHz电磁场中,试剂和样品的极性分子迅速地以变化的方式向电流转换,从而使分子之间发生碰撞和摩擦,这就相当于试剂和试样的表面在不断更新,试样表面不断接触新的试剂,促使试剂与试样的化学反应加速。交流电磁场相当于高速搅拌器,每秒搅拌2.45×109次,可以加速化学反应,使消化更快。

因此,微波消解仪可以快速加热,均匀,过热,持续产生新的接触面。同时,它也可以降低反应活化能,改变反应动力学状态,提高了微波消解仪的消解能力,可以消解很多传统方法难以消化的样品。
 
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