微波消解法

微波，一種波長範圍在1 mm~1 m，頻率為300 MHz~300 GHz電磁波。1967 年Williams 研究了用微波加快化學反應以後，1986年Gedye 等將微波技術應用於有機合成領域以來，微波技術在化學中得到不斷的發展和廣泛的應用。微波可以直接穿入試樣的內部，在試樣的不同深度，微波所到之處同時產生熱效應，這不僅使加熱更迅速，而且更均勻，大大縮短了加熱時間，它比常規加熱法一般要快10-100倍。目前，微波消解技術已廣泛地應用於分析檢測中樣品處理。

對於微波的作用原理，一般認為其具有“熱效應”，即微波加熱和傳統加熱有着本質的區別：微波加熱的本質在於材料的介電位移或材料內部不同電荷的極化以及這種極化不具備迅速跟上交變電場的能力。微波中的電磁場以每秒數億次甚至數十億次的頻率轉換方向，極性電介質分子中的偶極矩的轉向運動來不及跟上如此快速的交變電場，引起極化滯後於電場並且極化產生的電流有一於電場相同的相位分量，導致材料內部摩擦而發熱，試樣温度急劇上升 ^[1]  。微波加熱過程中能量通過空間或介質以電磁波形式來傳播，這種加熱方式稱為“體加熱”或“內加熱。可見微波加熱是電場能量深入到物料內部，直接作用於物質分子使之運動而發熱，有可能在某些物質上形成比周圍温度更高的“熱點”。微波也具有“非熱效應”，即除熱效應以外，微波還具有電效應、磁效應及化學效應等。

微波具有反射、透射、干涉、衍射、偏振等特性。

微波消解技術具有樣品分解快速、完全，揮發性元素損失小，試劑消耗少，操作簡單，處理效率高，污染小，空白低等顯著特點，深受分析工作者的歡迎，被譽為“綠色化學反應技術”。

在測定食品中蛋白質、微量元素、有機物等含量時，對樣品必須經過前處理手段。在對食品的分析檢測中，一些對人體有害的重金屬元素，如Pb、As、Hg、Cd 等，用傳統的幹法或濕法消解很易損失，同時也需要一些強酸性消解液如鹽酸。例如用凱氏定氮法測定蛋白質含量。傳統方法是用火焰或電熱板來加熱反應容器，佔用空間大且反應速度慢，使用微波消解法可將消解速度提高20-30 倍。 ^[2] 

在環境分析中採樣和預處理所耗時間及費用約佔實驗過程投資的60%。因此改進傳統消解方法的弊端，從整體上提高環境分析的速度和質量尤為重要。微波消解促成了樣品預處理的變革。微波消解是適用於基體範圍很寬的環境樣品的一種有效的預處理方法，目前已用於大氣顆粒物、水、廢水、土壤、垃圾、煤飛灰、淤泥、沉積物、污水懸浮物等環境樣品。研究最多的是金屬元素的分析 ^[3]  。