微波消解爐的操作原理
更新時(shí)間:2016-04-26 點(diǎn)擊次數(shù):2240
微波消解爐是一種電磁波,是頻率在300MHz—300GHz的電磁波,即波長在100cm至1mm范圍內(nèi)的電磁波,也就是說波長在遠(yuǎn)紅外線與無線電波之間。
微波消解爐特點(diǎn):
1、爐腔配備大功率排風(fēng)系統(tǒng),各種反應(yīng)可在通風(fēng),安全和易于觀察的環(huán)境下長時(shí)間連續(xù)進(jìn)行
2、采用鉑電阻溫度控制系統(tǒng),實(shí)時(shí)顯示和控制消解罐內(nèi)的溫度,控溫范圍:0-300 ℃,監(jiān)測精度0.1℃
3、高溫熔體壓力傳感器,實(shí)時(shí)控制并顯示消解罐內(nèi)的壓力,范圍:0-10MPa,控制精度0.01MPa
4、可以實(shí)現(xiàn)微波高壓消解,微波萃取,微波COD消解,氨基酸等多種消解模式,支持EPA和ASTM標(biāo)準(zhǔn)
5、大爐腔設(shè)計(jì)每批同時(shí)處理1-6個(gè)樣品,采用平板微波加熱技術(shù),多個(gè)樣品同時(shí)消解均勻性更好
6、配置大功率排風(fēng)系統(tǒng),冷卻速度快,適用于風(fēng)冷和水冷兩種方式,爐腔利用率高
7、專業(yè)的均勻爐腔(微波諧振腔)設(shè)計(jì)保證所有樣品同步處理,采用PFA處理爐腔,抗高溫多重防腐涂層,確保爐腔長期抵御各種酸氣和溶劑腐蝕。
微波消解爐原理:
稱取0.2克-1.0克的試樣置于消解罐中,加入約2mI的水,加人適量的酸。通常是選用HNO3、HCI、HF、H2O2等,把罐蓋好,放入爐中。當(dāng)微波通過試樣時(shí),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2.45×109次,分子來回轉(zhuǎn)動(dòng),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(shí),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(yùn)動(dòng),也會(huì)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。
?。?)體加熱。電爐加熱時(shí),是通過熱輻射、對流與熱傳導(dǎo)傳送微波可以穿入試液的內(nèi)部,
在試樣的不同深度,微波所到之處同時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng),這不僅使加熱更快速,而且更均勻。大大縮短了加熱的時(shí)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(nèi)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(dǎo)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(zhì)內(nèi)部,因而提高了能量利用率。
(2)過熱現(xiàn)象。微波加熱還會(huì)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象(即比沸點(diǎn)溫度還 高)。電爐加熱時(shí),熱是由外向內(nèi)通過器壁傳導(dǎo)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(diǎn)上,因?yàn)闅饣沾罅康臒?。而在微波場中,?ldquo;供熱”方式*不同,能量在體系內(nèi)部直接轉(zhuǎn)化。由于體系內(nèi)部缺少形成氣“泡”的“核心”,因而, 對一些低沸點(diǎn)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。
?。?)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(dāng)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(xué)反應(yīng)加速進(jìn)行。交變的電磁場相當(dāng)于高速攪拌器,每秒鐘攪拌2.45×109 次,提高了化學(xué)反應(yīng)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(chǎn)生新的接觸表面。有時(shí)還能降低反應(yīng)活化能,改變反應(yīng)動(dòng)力學(xué)狀況,使得微波消解能力增強(qiáng),能消解許多傳統(tǒng)方法難以消解的樣品。