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公司新聞
實驗室高溫微波消解儀工作原理
2023-09-27IP屬地 湖北44

  稱取0.2g-1.0g樣品,置于消解罐中,加入2mI水和適量酸。通常是硝酸、鹽酸、氫氟酸、雙氧水等。將罐蓋上并放入爐中。當微波穿過樣品時,分子取向隨微波頻率快速變化。在2450MHz的微波下,分子以每秒2.45×109次的速度改變方向,分子來回旋轉,與周圍的分子發生碰撞和摩擦,分子的總能量增加,使樣品溫度急劇上升。同時,帶電粒子(離子、水合離子等。)在電場力的作用下來回移動,同時也與相鄰分子發生碰撞,使樣品溫度升高。這種加熱方式完全不同于傳統的電爐加熱方式。

  (1)身體加熱。電爐加熱時,能量通過熱輻射、對流和熱傳導傳遞,熱量通過爐壁由外向內傳遞給樣品,樣品通過熱傳導加熱。微波加熱法是一種直接的整體加熱法,微波可以穿透到試液內部。

  在樣品的不同深度,微波同時產生熱效應,不僅加熱更快,而且更均勻。加熱時間大大縮短,比傳統加熱方式更快更高效。比如在微波(2450MHz,800W)的作用下,可以在1分鐘內將氧化物或硫化物加熱到幾百攝氏度。再比如1.5g的Mn02用650W的微波加熱1min就能加熱到920K,可見升溫速度之快。在傳統的加熱方式(輻射、傳導、對流)中,熱能利用率低,大量熱量輻射到周圍環境,而微波加熱直接作用于材料內部,提高了能量利用率。

  (2)過熱。微波加熱也會過熱(即高于沸點溫度)。電爐加熱時,熱量通過墻體由外向內傳導到樣品,墻體表面容易形成氣泡,所以不容易發生過熱,溫度保持在沸點,因為氣化會吸收大量的熱量。在微波領域,“加熱”方式不同,能量直接在系統內部轉換。由于體系中缺少形成氣泡的“核心”,一些低沸點的試劑在密閉容器中容易過熱??梢钥闯?,密閉溶樣罐中的試劑可以提供較高的溫度,有利于樣品的消化。

  (3)攪拌。因為在2450MHz的電磁場中,試劑和樣品的性分子都隨著電磁場的變化而迅速改變取向,分子之間相互碰撞、摩擦,這意味著試劑和樣品的表面不斷更新,樣品的表面不斷接觸新的試劑,加速了試劑和樣品之間的化學反應。交變電磁場相當于一個高速攪拌器,每秒攪拌2.45×109次,提高了化學反應速率,加速了消化。所以微波加熱快速、均勻、過熱,不斷產生新的接觸面。有時,它還能降低反應活化能,改變反應動力學,增強微波消解能力,消解許多傳統方法難以消解的樣品。

 
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