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论硫酸在高分子材料微波消解中的举重若轻

微波消解

  • 论硫酸在高分子材料微波消解中的举重若轻


    温度或者功率是我们控制微波消解进程的主要变量,一般的,提高消解温度或者微波的发射功率,都会增强消解能力,但是更为关键的是消解酸种类的选择。酸选的不对,再高的温度可能也很难消解完全,某种酸可能会和某些样品打的火热,但对其它的样品就不怎么感冒了。太上老君的炼丹炉咋就炼化不了个石头猴子呢?高中生们在电视机前应该会大喊“加点HF试试”吧。

    微波消解最常用的酸有硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、高氯酸、氟硼酸等(还有双氧水),可以相互组合成混酸,增加体系的消解能力。我们今天谈论的主角就是硫酸,具有强氧化性和脱水性的无机含氧酸。沸点很高,密闭体系里340℃以上才可能有机会沸腾吧,消解罐肯定是受不了的,遇水或者脱水都会放出大量热,所以一般很少单独使用,但是可以与硝酸、氢氟酸等组成混酸,对一些高分子材料有较好的消解能力,例如蛋白制品、塑料、橡胶、纤维、油脂等。
    下面我们来进行验证,以人类智慧的结晶——三大合成材料为消解目标物,分别为:
    1、塑料:黑色PE塑料。
    2、合成橡胶:橡皮筋。
    3、合成纤维:涤纶织物。
    作为对比,分别使用了6 mL HNO3+3 mL H2O2和6 mL HNO3+3 mL HCl两个体系来消解上述三种样品,记为混酸A和混酸B,结果如下:



    图1 各样品消解后的状态

    (从左至右依次为:纤维样品+混酸A/B、橡胶样品+混酸A/B、塑料样品+混酸A/B)

    从图中可以看出,纤维样品消解后液相中相对清澈,但是有一些白色絮状物沉降和悬浮;橡胶样品消解后液相中虽无沉淀但是较浑浊;塑料样品……如图所示吧!
    综上,混酸A和B对于此三种样品均不能消解完全,相同条件下加点硫酸!6 mL HNO3+3 mL H2SO4,消解结果如下:



    图2 加入硫酸后的消解结果

    (从左至右依次为:纤维、橡胶和塑料)



    所以很明显,硫酸的加入,对于此三种高分子材料的消解确实有很大的帮助,具体的反应进程与机理也许有待深入研究,这可能是源于硫酸的脱水性,加速碳化破坏碳骨架,为其它小伙伴的消解创造有利条件。
    高分子材料五花八门,不仅具有很大的分子量和很长的骨架,很多改性的合成材料还包含复杂的官能团,甚至接枝和掺杂很多无机物,这使得其消解十分困难,单纯的硝酸硫酸可能就会捉襟见肘了,所以对于那些顽固的材料,我们一起探索吧!
    写在后面:另外,看很多地方对于微波消解的定义都提到,消解液可以是各种酸、部分碱液甚至是盐类,但是至今的样品消解都是用的酸,不知何种样品会用碱,大家有没有接触过或者有所想法的呢,可以提出来试试。
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  • 光哥

    第1楼2016/08/26

    应助工程师

    请教,Al2O3的消解过程中,硫酸是起何作用的呢?

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  • 悟净

    第2楼2016/08/26

    是γ态的氧化铝吗?α态的用硫酸应该消解不了吧。

    光哥(xsh1234567) 发表:请教,Al2O3的消解过程中,硫酸是起何作用的呢?

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  • 光哥

    第3楼2016/08/26

    应助工程师

    不清楚,但稀释过的硫酸确实将它消解干净了。应该不是α态的

    悟净(v3106976) 发表: 是γ态的氧化铝吗?α态的用硫酸应该消解不了吧。

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  • 生于八零年代

    第4楼2016/08/29

    应助达人

    曾经也这样做过,虽然不能沸腾但是效果还是很明显的,然后赶酸很难!

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  • lingyi509

    第5楼2017/02/23

    楼主,想问下你的硫酸加入后升温程序怎么设置,是加的浓硫酸还是稀硫酸?

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  • 雨木霖

    第6楼2017/03/14

    如果测六价铬的话,可能会用到碱来做消解。

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  • 悟净

    第7楼2017/03/15

    你做过吗?是什么样品呢?碱浓度怎么确定?

    雨木霖(mickeylin) 发表:如果测六价铬的话,可能会用到碱来做消解。

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