CN112649276A - 一种利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法，通过采用300℃高温蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，使地质样品转变为可溶性盐类，再借助1000W功率微波提取，使蒸发和提取过程分别从原先的3‑6h和4‑6h，缩短为15min和6min，从而使氟化氢铵或氟化铵消解地质样品所需时间由原来的13‑16h，缩短为4h左右，极大提高了化学前处理效率，并能保证地质样品中微量元素的检测精确度，对氟化氢铵或氟化铵消解法的普及具有重要意义。同时本发明还提供了一种适用于氟化氢铵或氟化铵消解法的可长时间在300℃的环境下稳定工作的消解罐，并进行创造性结构设计，使其在进行氟化氢铵或氟化铵消解时更方便使用，提高反应效率，并方便溶液倾倒，减少残留。

Description

一种利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法
技术领域
本发明属于化学分析技术领域，尤其涉及一种利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法。
背景技术
岩石、沉积物或土壤等地质样品中的微量元素含量和同位素比值的测定对于研究地壳和地幔形成和演化以及示踪其它地球化学过程具有非常重要的意义。目前在地球化学领域中，主要是采用电感耦合等离子体质谱、多接收等离子体质谱或热电离质谱来获得地质样品中的微量元素含量和同位素比值。在使用仪器进行分析测试之前，地质样品需要采用特殊的消解方法进行前处理，把固体地质样品转换成溶液。样品消解是地质样品分析过程中非常重要和关键的步骤。样品消解的完全程度将直接影响分析结果的准确度。相对于快速发展的仪器设备，样品消解方法的探索与改进显得异常缓慢。样品消解是整个地质样品分析过程中最薄弱的一环。有人形象地把地质样品消解比喻为“阿喀琉斯之踵”。现有常规的地质样品消解技术可分为碱熔消解法和无机酸消解法。碱熔消解法由于在消解过程中加入了大量的偏硼酸锂或碳酸钠等助熔剂，导致待测溶液基体组成复杂，空白本底高，并不适用于电感耦合等离子质谱仪。无机酸消解法是地质分析实验室常用的样品前处理方法，一般将无机酸混合使用(常见的酸有HF、HNO3、HCl、和HClO4等)。具体又可分为敞开式无机酸消解法，微波无机酸消解法和密闭高压无机酸消解法。敞开式无机酸消解法是最早使用的岩石样品消解技术，设备成本低，消解流程简单且无密闭消解中的爆炸危险，但无法消解一些难溶矿物。微波无机酸消解法采用微波加热的方式消解样品，具有快速消解的特点，但是它同样无法完全消解一些难溶矿物，所以并没有广泛用于岩石样品的消解。密闭高压消解法能够有效地消解一些难溶矿物，获得准确的微量元素含量和同位素比值，已经成为地质样品前处理的一种常规方法。但该法需要增压装置，操作繁琐，还有爆炸的风险。
本研究小组的中国专利ZL201210340435.1和ZL201210518761.7公开了新的消解试剂-氟化氢铵和氟化铵。常压下，氟化氢铵和氟化铵的熔点分别为125℃和98℃，沸点分别为239.5℃和260℃，可以有效地提高消解反应的温度。其消解效率是传统的高压密闭消解法的10-20倍。氟化氢铵或氟化铵消解反应在常压下进行，不会形成在高压密闭消解法中常见的白色不溶氟化物沉淀，从而避免了微量元素的丢失。氟化氢铵或氟化铵的另一优势是可以采用简单的亚沸蒸馏方法进行提纯。氟化氢铵或氟化铵消解法同时具备了敞开式消解法的便捷和低成本以及高压密闭消解法可以消解难溶矿物的优点。整体而言，方法具有高效、安全、低成本、灵活、工作量小等优点，是地质样品消解方法的一个重要创新，具有非常强的应用前景。
氟化氢铵或氟化铵消解法是在样品里加入氟化氢铵或氟化铵，盖上盖子放入230℃的烘箱加热3小时，冷却后加入1-2ml浓硝酸放在160℃电热板上加热蒸干，再加酸和水，140℃-160℃加热提取，以使固态残留物完全溶解。氟化氢铵和氟化铵消解法存在的主要问题是在加热蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物过程和加酸提取过程中耗费的时间太长,分别需要3-6个小时和4-6个小时。这些缺点制约了氟化氢铵或氟化铵消解法在地质样品中的实际应用。
因此急需找到一种适用于氟化氢铵或氟化铵消解方法中，如何快速消除氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，使地质样品转变为可溶的盐类，以及找到合适的加酸提取方法，提高方法的效率，从而使氟化氢铵或氟化铵消解法更加方便实用。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法，所述方法通过采用300℃高温蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，使地质样品转变为可溶性盐类，借助微波提取，使在蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物过程和提取过程分别从原先的3-6个小时和4-6个小时，缩短为15min和6min，从而使氟化氢铵或氟化铵消解地质样品所需时间由原来的13-16小时，缩短为仅需4小时左右，极大地提高了化学前处理效率，并保证了地质样品中微量元素的检测精确度，对氟化氢铵或氟化铵消解法的普及具有重要意义。
同时本发明还提供了一种适用于氟化氢铵或氟化铵消解法的消解罐及其使用方法，所述消解罐选用能够承受327℃高温，长时间在300℃的环境下稳定工作、不易变形、老化的特殊的PTFE材料，制作一体成型的消解罐(定制的消解罐由南京滨正红仪器有限公司提供)，使氟化氢铵或氟化铵消解时，可以进行300℃高温蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，缩短反应时间，提高反应效率。
本研究小组惊喜地发现，在加酸提取过程中，当采用微波提取时，可大幅提高反应效率，尤其当采用微波(定制微波炉由湖北敏锐工业微波设备有限公司提供，型号MR-1.75KW微波实验柜机)功率为1000W时，加酸提取过程由原来的4-6个小时缩短为仅需6min；同时在高温蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物过程中，当电热板温度提高并控制在300℃时，溶液蒸干时间从原来的3-6个小时缩短至15分钟，且不对消解反应结果产生任何不利影响，迅速提升化学前处理效率，还能保证地质样品中微量元素的检测误差，提高检测精确度，进一步优化了氟化氢铵或氟化铵消解法的工艺流程。
现有技术中虽然有过利用微波进行地质样品的消解，但是它同样无法完全消解一些难溶矿物，所以微波消解技术并没有广泛地用于地质样品的消解。而且截至目前还没有利用微波进行地质样品提取的相关报道，因为采用普通消解法时，地质样品中的盐类比较容易提取。
地质样品的提取是将消解完成后的样品驱赶易挥发物质后形成可溶性的盐类再转化成溶液，但普通消解法时，这些盐类再转化成溶液时，较容易实现完全清亮。
本发明采用的氟化铵和氟化氢铵的消解法提取时，蒸干的盐类非常不容易提取，不易实现完全清亮，即使采取了加热提取的方法，需要的时间仍非常长，一直难以找到合适的解决方法。本研究小组创造性地发明了微波提取的方法，经过大量的实验证明，在采用氟化氢铵和氟化铵消解法的过程中，通过微波进行地质样品的提取，可以显著提升提取效率，缩短时间，同时还能保证地质样品中微量元素的检测误差。
一方面，本发明提供了一种利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法，包括以下步骤：
1)称取地质样品和氟化氢铵或氟化铵放入消解罐，拧紧消解罐盖，置于烘箱加热；
2)打开消解罐盖，加入浓硝酸，300℃加热蒸干；
3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行微波提取反应。
进一步地，步骤3)所述的微波功率为750-1750W。
微波的功率与产生的微波强度直接相关，当微波功率为750-1750W范围内时，所产生的微波强度使提取反应速度加快，溶液迅速被提取而变得清亮，可明显缩短提取时间，同时还能提高地质样品中微量元素的检测精确度。
且微波时无需控制温度，最高温度仅为水的沸点100℃，照样可以迅速完成提取反应，提高反应效率。
进一步地，步骤3)所述的微波提取的时间为6min以上。
现有方法中的加酸提取工艺为：在步骤3)获得的反应物中加入1mL浓硝酸，1mL去离子超纯水以及1mL内标In(1μg/g)，拧紧盖子放在160℃电热板上加热4-6小时得到澄清的溶液。
本发明的微波提取采用定制的工业微波炉，内置自制的用于固定消解罐的架子。本发明通过微波提取可以显著缩短提取时间。
进一步地，步骤3)所述的微波功率为1000W，微波提取时间为6min。
进一步地，当采用微波功率为1000W时，6min以上的提取时间即可完成充分提取，并使地质样品中微量元素的检测精确度明显提高，测定37个微量元素在电感耦合等离子体质谱上的分析结果与参考值误差明显减少。
完成氟化氢铵或氟化铵消解后，可通过电感耦合等离子体质谱仪测定地质样品中各元素的含量。
进一步地，步骤2)为打开消解罐盖，300℃加热蒸干；所述的消解罐采用能承受300℃高温的PTFE材料制备。
由于氟化氢铵和氟化铵的沸点高，导致加热蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物的过程非常漫长，如果只是氟化氢铵或氟化铵消解试剂(如试剂空白)，几天也无法蒸干。
高效解决这个问题的方法是提高加热蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物的温度，但同时需保证不对反应产生其他不利影响。
目前市面上常见的消解罐材质主要采用PFA或普通聚四氟乙烯材料，最高承受温度为250℃，实际使用温度不高于230℃。采用氟化氢铵或氟化铵消解法，在达到消解温度条件下(230℃)使用几次便会由透明变成不透明状，发生变形等现象。
因此必须采用特殊材质的消解罐，采用该消解罐进行消解反应时，同时还需保证不会额外带进金属或其他离子，影响地质样品的检测结果，并且还能耐高温，从而采用氟化氢铵或氟化铵消解法时能在300℃左右环境下长时间稳定工作。本研究小组进行大量研究发现，采用能承受300℃高温的PTFE材料制备的消解罐效果最好。
进一步地，所述利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法包括以下步骤：
1)按照氟化氢铵或氟化铵:地质样品的质量比为4-6:1称取氟化氢铵或氟化铵和地质样品，放入消解罐，拧紧消解罐盖，在220-240℃烘箱加热0.5-5小时；
2)消解罐冷却后，将其打开，加入浓硝酸，300℃加热蒸干；
3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行微波提取6min，微波功率为1000W。
大量研究证明，当微波功率为1000W时，微波提取6min，可实现充分提取。
大量研究证明，采用PTFE材料制备的消解罐进行300℃恒温蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，可实现15min完成，快速高效且不会额外带进金属或其他离子，影响地质样品的检测结果。
另一方面，本发明提供一种适用氟化氢铵或氟化铵消解法的消解罐，所述消解罐采用能承受300℃以上高温的PTFE材料制备。
目前未见市售适用氟化氢铵或氟化铵消解法在300℃左右环境下长时间稳定工作的地质样品消解罐。本发明采用承受300℃高温的PTFE材料制备消解罐。
PTFE材料又称聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene，简写为PTFE)，俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物。白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～300℃长期使用。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。
采用PTFE材料不会给消解罐内的反应物带入任何影响检测结果精准性和灵敏度的物质(如采用金属材料，容易带入金属离子，导致检测结果不精准)。
本发明提供的消解罐可以通过控温电热板来控制消解罐内的反应温度。
进一步地，所述PTFE材料能承受327℃高温。
所述消解罐盖和消解罐体的材质由耐327℃高温，并且能够在300℃较长期使用的特殊的PTFE材料灌注一体成型，能长时间在300℃的环境下稳定工作、不易变形、老化，可以重复使用。
研究证明，当采用本发明提供的消解罐，用于氟化氢铵或氟化铵消解时，控制温度为300℃时，蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，对氟化氢铵或氟化铵消解法的效果最好，既能保证不对消解反应结果产生任何影响，又能保证溶液中的氟化氢铵、氟化铵等易挥发物全部完全蒸发，从而提高检测灵敏度。
进一步地，所述消解罐包括消解罐盖和消解罐体，消解罐盖和消解罐体可拆卸地密封结合。
进一步地，所述消解罐盖和消解罐体通过螺纹密封结合。
进一步地，所述消解罐盖的内螺纹与消解罐外螺纹吻合，消解罐盖内径底部的光滑表面与消解罐体顶部紧压密封。
消解罐盖的内螺纹与消解罐体的外螺纹可以相互旋转，密封结合时，消解罐盖内径底部的光滑表面与消解罐体顶部紧压密封。
进一步地，所述消解罐盖外径为37mm，高度为15mm，内径深度为10mm；消解罐体外径为30mm，高度为37mm，内径为25mm，内径深度为34mm。
消解罐盖和消解罐体的尺寸可以根据需要进行适当调整，也都属于本发明的保护范围内。
进一步地，所述消解罐盖和/或消解罐体的外部设有防滑凹槽。
所述防滑凹槽即为一圈防滑纹路，帮助旋转打开或结合消解罐盖和消解罐体。
进一步地，所述消解罐盖的外部设有一圈均匀分布的防滑凹槽，高度与消解罐盖高度一致；所述消解罐体的外部下端设有一圈均匀分布的防滑凹槽。
进一步地，所述消解罐体的外部下端的防滑凹槽高度为15mm。
进一步地，所述消解罐体的底部为凹型半圆球形，消解罐体的内腔口设有倒角。
消解罐内腔为一体成型的光滑表面，消解罐体内径底部为一体成型光滑表面，呈半圆球状，使样品溶液顺滑倾倒，可以减少倾倒样品溶液时的液体残留，保证样品溶液真实重量，以得到准确的分析数据；消解罐体内腔口设有倒角，使样品溶液顺滑倾倒，减少挂液，不易残留溶液。
进一步地，所述消解罐内腔底部的凹型半圆球直径
Figure BDA0002871973150000061
再一方面，本发明提供一种如上所述的消解罐用于氟化氢铵或氟化铵消解的用途。
再一方面，本发明提供了微波提取在氟化氢铵或氟化铵消解地质样品上的用途。
本发明的有益效果为：
1、提供了一种更高效的氟化氢铵或氟化铵消解法，所需时间由原来的13-16小时，缩短为仅需4小时左右，并保证了地质样品中各微量元素的检测误差，保证检测精确度；
2、通过微波提取，大幅提高反应效率，并通过选择合适的微波提取功率，使提取过程从原先的4-6个小时，缩短为6min，并保证了地质样品中各微量元素的检测误差；
3、通过300℃恒温蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，溶液蒸干时间从原来的3-6个小时缩短至15分钟；
4、提供了一种适用于氟化氢铵或氟化铵消解法的消解罐，能够承受327℃高温，可长时间在300℃的环境下稳定工作；
5、对消解罐结构进行创造性设计，使消解罐在进行氟化氢铵或氟化铵消解时更方便使用，提高反应效率，并方便溶液倾倒，减少残留。
附图说明
图1为实施例1提供的适用氟化氢铵或氟化铵消解法的消解罐整体外部结构示意图
图2为实施例1提供的适用氟化氢铵或氟化铵消解法的消解罐的消解罐体内部结构示意图
图3为实施例1提供的适用氟化氢铵或氟化铵消解法的消解罐的消解罐盖内部结构示意图
图4为实施例3的室温提取不同时间对地质样品中各元素回收率的影响示意图
图5为实施例3的超声提取对地质样品中各元素回收率的影响示意图
图6为实施例3和4的微波提取不同时间对地质样品中各元素回收率的影响示意图
图7为实施例6和实施例7中GSP-2的氟化氢铵消解和AGV-2的氟化铵消解结果列表
图8为实施例8和实施例9中BCR-2的氟化氢铵消解和GSR-5的氟化铵消解结果列表
图9为实施例10中采用本发明提供的氟化氢铵或氟化铵消解法对国际国内地质标准物质进行消解后测定37个微量元素的分析结果与参考值之间的相对偏差
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例1本发明提供的适用氟化氢铵和氟化铵消解法的消解罐
本实施例提供的消解罐如图1-3所示，其中图1为消解罐的整体外部结构示意图，图2为消解罐体内部结构示意图，图3为消解罐盖内部结构示意图。
本实施例提供了一种适用氟化氢铵和氟化铵消解法的消解罐，所述消解罐的制作材质选择能够承受327℃高温，长时间在300℃的环境下稳定工作、不易变形、老化的特殊的PTFE材料；把消解罐置于电热板上加热，加热温度由电热板自动控制。
所述消解罐包括消解罐盖1和消解罐体2，消解罐盖1和消解罐体2可拆卸地密封结合。
优选地，所述消解罐盖1和消解罐体2通过螺纹密封结合。
优选地，所述消解罐盖1的内螺纹3与消解罐体2的外螺纹4吻合，可以相互旋转，密封结合时，消解罐盖1内径底部的光滑表面5与消解罐体2顶部紧压密封。
优选地，本实施例提供的消解罐盖1的外径为：
Figure BDA0002871973150000071
高度为：15mm，内径深度为10mm，内径设有M32内螺纹3。
优选地，本实施例提供的消解罐体2的外径
Figure BDA0002871973150000072
高度为37mm，外圆上端设有M32外螺纹4，内腔内径为：25mm，内腔深度为：34mm。
优选地，所述消解罐盖1和/或消解罐体2外部设有防滑凹槽6。
所述防滑凹槽6为一圈防滑纹路，帮助旋转打开或结合消解罐盖1和消解罐体2。
优选地，所述消解罐盖1外圆设有一圈均匀分布的防滑凹槽6，高度与消解罐盖1高度一致；所述消解罐体2外圆下端设有一圈均匀分布的防滑凹槽6。
优选地，所述消解罐体2外圆下端的防滑凹槽6高度为15mm。
优选地，所述消解罐体2底部为凹型半圆球7，所述消解罐体内腔口8设有倒角9。消解罐体2内腔为一体成型的光滑表面，消解罐体2内径底部为一体成型光滑表面，呈凹型半圆球7，使样品溶液顺滑倾倒，可以减少倾倒样品溶液时的液体残留，保证样品溶液真实重量，以得到准确的分析数据；消解罐体内腔口8设有倒角9，使样品溶液顺滑倾倒，减少挂液，不易残留溶液。
优选地，所述消解罐体2内腔底部的凹型半圆球7直径
Figure BDA0002871973150000073
采用本实施例提供的消解罐进行氟化氢铵或氟化铵消解的方法，主要步骤为：
1)将地质样品和氟化氢铵或氟化铵按照质量比4-6:1称取，在220-240℃烘箱加热0.5-5小时；
2)消解罐冷却后，打开消解罐盖，加入1mL浓硝酸，置于300℃电热板上加热蒸干，约15分钟；
3)加入1mL浓硝酸、1mL去离子超纯水及1mL内标In(1μg/g)，拧紧消解罐盖，进行微波提取6min，得到澄清的溶液。
实施例2蒸发氟化氢铵等易挥发物步骤采用不同温度对消解结果的影响
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)的氟化氢铵消解，具体方法为：1)将国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg花岗闪长岩(GSP-2)样品粉末和300mg氟化氢铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时；2)打开消解罐盖，加入浓硝酸，加热蒸干；3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行微波提取6min，微波功率为1000W，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀。本实施例同时进行了两组实验，每组在步骤2)中的加热蒸干温度分别采用160℃、300℃，考察加热蒸干所需时间，并使用电感耦合等离子体质谱仪测定GSP-2中的各元素回收率，考察加热蒸干温度对消解效果的影响，结果如表1所示。
表1蒸发氟化氢铵等易挥发物步骤采用不同温度对消解结果的影响
蒸发氟化氢铵等易挥发物 所需时间(min) 绝大部分微量元素最大误差(％)
160℃ 360 <6
300℃ 15 <6
由表1可以看出，当蒸发氟化氢铵等易挥发物步骤的温度分别控制在160℃和300℃时，其蒸发所需时间相差明显，而在不同的蒸干温度下，针对标准样品各微量元素的检测结果与标准样品参考值之间的误差，绝大部分微量元素最大误差都在6％之内。因此，在蒸发氟化氢铵等易挥发物步骤的温度控制在300℃时，提高方法的化学前处理效率是显而易见的。
实施例3不同提取方法对提取结果的影响
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)的氟化氢铵消解，具体方法为：1)将国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg花岗闪长岩(GSP-2)样品粉末和300mg氟化氢铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时；2)打开消解罐盖，加入浓硝酸，300℃加热蒸干；3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行提取。本实施例同时进行了四组实验，每组在步骤3)中的提取过程分别采用室温、现有技术的160℃加热提取、微波提取和超声提取，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀。考察不同提取方法对消解效果的影响，其中室温提取结果如图4所示，超声提取结果如图5所示，微波提取结果如图6所示，总结四种方法的提取结果进行比较，比较结果如表2所示。
表2不同提取方法对消解结果的影响
Figure BDA0002871973150000091
由表2可以看出，当在室温条件下提取时，需要耗时十三天，且微量元素检测误差在10％以内；当采用现有技术中的160℃加热提取时，所需时间为6小时，微量元素检测误差在6％以内；当采用超声(80℃)提取时，所需时间缩短为30分钟，微量元素检测误差在10％以内，且提取后溶液难以实现完全清亮；而当采用微波提取时，所需时间仅为6min，针对标准样品各微量元素的检测结果与标准样品参考值之间的误差，绝大部分微量元素最大误差都在6％之内。综上，采用微波提取为最佳选择。
实施例4不同微波时间对提取结果的影响
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)的氟化氢铵消解，具体方法为：1)将国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg花岗闪长岩(GSP-2)样品粉末和300mg氟化氢铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时；2)打开消解罐盖，加入浓硝酸，300℃加热蒸干；3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行微波提取，微波功率为1000W，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀。本实施例同时进行了六组实验，每组在步骤3)中的微波提取时间分别为0、2、4、6、8、10min，考察不同微波时间对消解效果的影响，结果如图6所示。
由图6可以看出，随着微波时间的延长，GSP-2中的各元素回收率逐渐升高，当微波时间大于等于6min后，如6、8、10min时，GSP-2中的各元素回收率已接近最高值。因此微波提取时间最优选为6min。
实施例5不同微波功率对提取结果的影响
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)的氟化氢铵消解，具体方法为：1)将国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg花岗闪长岩(GSP-2)样品粉末和300mg氟化氢铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时；2)打开消解罐盖，加入浓硝酸，300℃加热蒸干；3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行微波提取，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀。本实施例同时进行了三组实验，每组在步骤3)中的微波提取时采用微波功率分别为750W、1000W、1750W，考察不同微波功率对消解效果的影响，结果如表3所示。
表3不同提取方法对消解结果的影响
序号 微波功率 所需时间(min) 绝大部分微量元素最大误差(％)
1 750W 10 <6
2 1000W 6 <6
3 1750W 4 <6
定制微波炉功率档位共有三挡，750W、1000W、1750W。由表3可以看出，随着微波功率的增加，提取所需时间缩短，优选为750-1750W；当微波功率为1000W时，提取所需时间仅需6min，且不影响标准样品中微量元素的检测最大误差。随着微波功率提高，提取时间继续缩短，但容易发生液体爆沸现象，造成溶液溅出损失，从而影响测定结果。因此，微波功率优选为1000W。
实施例6GSP-2的氟化氢铵消解
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行GSP-2的氟化氢铵消解，具体步骤如下：
将国际地质标准样品花岗闪长岩(GSP-2)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg花岗闪长岩(GSP-2)样品粉末和300mg氟化氢铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时，冷却后，打开盖子，加入1mL浓硝酸，敞口放在300℃电热板上加热蒸干(仅需15分钟)，取下，冷却后再加入1mL浓硝酸，1mL去离子超纯水以及1mL内标In(1μg g-1)，进行微波提取6分钟，微波功率为1000W，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀，使用电感耦合等离子体质谱仪测定，检测结果如图7所示。
实施例7AGV-2的氟化铵消解
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行AGV-2的氟化铵消解，具体步骤如下：
将国际地质标准样品安山岩(AGV-2)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg安山岩(AGV-2)样品粉末和200mg氟化铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时，冷却后，打开盖子，加入1ml浓硝酸，敞口放在300℃电热板上加热蒸干(仅需15分钟)，取下，冷却后再加入1mL浓硝酸，1mL去离子超纯水以及1mL内标In(1μg g-1)，进行微波提取6分钟，微波功率为1000W，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀，使用电感耦合等离子体质谱仪测定，检测结果见图7。
实施例8BCR-2的氟化氢铵消解
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行BCR-2的氟化氢铵消解，具体步骤如下：
将国际地质标准样品玄武岩(BCR-2)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg玄武岩(BCR-2)样品粉末和200mg氟化氢铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时，冷却后，打开盖子，加入1mL浓硝酸，敞口放在300℃电热板上加热蒸干(仅需15分钟)，取下，冷却后再加入1mL浓硝酸，1mL去离子超纯水以及1mL内标In(1μg g-1)，进行微波提取6分钟，微波功率为1000W，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀，使用电感耦合等离子体质谱仪测定，检测结果见图8。
实施例9GSR-5的氟化铵消解
本实施例采用实施例1提供的消解罐进行GSR-5的氟化铵消解，具体步骤如下：
将国内地质标准样品页岩(GSR-5)进行粉碎处理至200目(过筛：0.074mm)，称取50±1mg页岩(GSR-5)样品粉末和300mg氟化铵加入消解罐中摇晃混合，拧紧盖子放入高温烘箱中，温度设置230℃，加热3小时，冷却后，打开盖子，加入1ml浓硝酸，敞口放在300℃电热板上加热蒸干(15分钟)，取下，冷却后再加入1mL浓硝酸，1mL去离子超纯水以及1mL内标In(1μg g-1)，进行微波提取6分钟，微波功率为1000W，提取后的溶液以1％V/V HNO3定容100ml，摇匀，使用电感耦合等离子体质谱仪测定，检测结果见图8。
实施例10电感耦合等离子体质谱上的分析
本实施例针对实施例6、7、8、9的国际国内地质标准样品的37个微量元素在电感耦合等离子体质谱上的分析结果与参考值，绝大部分地质标准样品的元素分析结果与参考值的相对偏差在6％以内，如图9所示，可见采用本发明提供的在电热板温度提高并控制在300℃时进行蒸发氟化氢铵或氟化铵等易挥发物，同时采用微波提取6min，微波功率为1000W，确实可以使使氟化氢铵或氟化铵消解地质样品所需时间由原来的13-16小时，缩短为仅需4小时左右，极大地提高了化学前处理效率，降低了各元素的检测误差，提高了检测精确度，对氟化氢铵或氟化铵消解法的普及具有重要意义。
在本文中，所涉及的前、后、上、下、底等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用氟化氢铵或氟化铵消解地质样品的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取地质样品和氟化氢铵或氟化铵放入消解罐，拧紧消解罐盖，置于烘箱加热；
2)打开消解罐盖，加入浓硝酸，260-325℃加热蒸干；
3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行微波提取反应。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的微波功率为750-1750W。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的微波提取时间为6min以上。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的微波功率为1000W，微波提取时间为6min。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤2)为打开消解罐盖，加入浓硝酸，300℃加热蒸干；所述的消解罐采用能承受300℃高温的PTFE材料制备。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照氟化氢铵或氟化铵:地质样品的质量比为4-6:1称取氟化氢铵或氟化铵和地质样品，放入消解罐，拧紧消解罐盖，在220-240℃烘箱加热0.5-5小时；
2)消解罐冷却后，打开消解罐盖，加入浓硝酸，300℃加热蒸干；
3)加浓硝酸、去离子超纯水及内标，拧紧消解罐盖进行微波提取6min，微波功率为1000W。
7.一种适用氟化氢铵或氟化铵消解法的消解罐，其特征在于，所述消解罐包括消解罐盖和消解罐体，消解罐盖和消解罐体可拆卸地密封结合；所述消解罐采用能承受300℃高温的PTFE材料制备。
8.如权利要求7所述的消解罐，其特征在于，所述消解罐盖外径为37mm，高度为15mm，内径深度为10mm；消解罐体外径为30mm，高度为37mm，内径为25mm，内径深度为34mm。
9.如权利要求7所述的消解罐，其特征在于，所述消解罐盖和/或消解罐体的外部设有防滑凹槽；所述消解罐体的底部为凹型半圆球形，消解罐体的内腔口设有倒角。
10.一种如权利要求7-9任一项所述的消解罐用于氟化氢铵或氟化铵消解的用途。
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