La technologie de dissolution par micro - ondes permet une décomposition rapide des échantillons dans un environnement confiné et à haute pression grâce à la synergie des micro - ondes avec des agents chimiques, dont les principes de base peuvent être résumés dans les trois aspects suivants:

I. chauffage sélectif par micro - ondes: transfert d'énergie par pénétration

La dissociation thermique traditionnelle repose sur la conduction et la convection thermiques, la chaleur étant transférée couche par couche de la paroi extérieure du récipient à la couche intérieure, ce qui prend beaucoup de temps et entraîne facilement une surchauffe locale. La dissolution par micro - ondes utilise la perméabilité des micro - ondes (2,45 GHz) pour agir directement sur les molécules polaires (par exemple, l'eau, les molécules d'acide) dans l'échantillon avec le liquide de dissolution (par exemple, l'acide nitrique, l'acide fluorhydrique système mixte). Les molécules polaires tournent à grande vitesse (2,45 milliards de fois par seconde) dans un champ électrique alternatif, transformant l'énergie électromagnétique en énergie thermique par friction intermoléculaire, permettant un chauffage uniforme de l'intérieur à l'extérieur de l'échantillon. Par exemple, lorsque l'échantillon de sol se dissout, les micro - ondes peuvent augmenter la température du système à 200 ° C en 5 minutes, contre plus de 2 heures pour les plaques chauffantes électriques traditionnelles.

II. Environnement fermé à haute pression: briser les limites de la cinétique de réaction

Le réservoir de dissolution hermétiquement fermé utilise un réservoir intérieur en polytétrafluoroéthylène (PTFE) avec une structure extérieure métallique qui peut résister à une pression maximale de 6 MPa (température correspondante d'environ 300 ° c). Un environnement à haute pression apporte un double avantage:

Améliorer le point d'ébullition du liquide de dissolution: le point d'ébullition de l'acide nitrique à la pression normale est de 83 ℃, sous haute pression peut atteindre plus de 200 ℃, améliore considérablement la capacité d'oxydation de l'acide et accélère la décomposition des substances insolubles (par exemple, les oxydes métalliques, les silicates).

Suppression des pertes volatiles: le système de confinement empêche les gaz acides (tels que NOx, HF) de s'échapper et évite la perte d'éléments, en particulier pour la détermination précise des éléments volatils tels que le mercure, l'arsenic et d'autres. Par exemple, dans la détection des métaux lourds dans les aliments, la dissolution par micro - ondes peut assurer la récupération du plomb et du cadmium à plus de 95%.

Iii. Optimisation du système acide: dissolution synergique de matrices complexes

La dissolution par micro - ondes utilise généralement un système acide mixte (par exemple hno₃ - HCl - h₂o₂) qui permet la décomposition par de multiples mécanismes tels que l'oxydation, la complexation, l'acidolyse, etc.

Acide nitrique: oxydant puissant qui décompose la matière organique pour produire du co₂ et du h₂o.

Acide chlorhydrique: dissout les sulfures métalliques et une partie des oxydes pour former un effet « eau régale» avec l'acide nitrique.

Acide fluorhydrique: détruit le réseau cristallin du silicate, libérant les éléments métalliques enveloppés.

Peroxyde d'hydrogène: aide à l'oxydation, réduit la quantité d'acide nitrique utilisée, réduit la valeur des blancs.

Par exemple, lors de la dissolution d'un échantillon géologique, l'acide mixte hno₃ - HF - hclo₃ peut décomposer une matrice complexe contenant de l'ilménite, du mica en 15 minutes, alors que les méthodes traditionnelles nécessitent plusieurs heures et des particules résiduelles.

Iv. Résumé des avantages techniques

La dissolution par micro - ondes à travers le chauffage sélectif, le renforcement à haute pression, la synergie du système acide trois mécanismes principaux, réduire le temps de décomposition de l'échantillon de quelques heures à 10 - 30 minutes, réduire la quantité d'acide de 50% - 70%, et aucune perte de volatilisation des éléments, est devenu la méthode standard de traitement des échantillons avant la surveillance de l'environnement, la sécurité alimentaire, l'exploration géologique et d'autres domaines.