文档介绍：微波辐射技术在环境监测中的应用     作者:山东滕州市环保局支宗琦  摘要:本文分别介绍了微波萃取、微波消解技术的原理及特点,并展望了微波辐射技术在环境监测中的应用前景。  关键词:微波萃取微波消解环境监测  1引言  微波辐射技术用于促进化学反应始于1986年GedyeR等在微波炉内进行的酯化、水解和氧化反应,而微波辐射技术在环境工程中的应用潜力直到最近几年才逐渐被人们注意到。截止到目前,微波辐射技术已被成功地用于环境监测、废气治理、污水处理和固体废弃物处理等各个环境工程研究领域,在环境监测中的应用研究则主要集中在微波萃取和微波消解等样品预处理方面。  2微波萃取    微波萃取的基本原理是利用介质吸收微波辐射能程度的差异,通过选择不同溶剂和调节微波加热参数,对物料中目标成份进行选择性萃取,从而使试样中的目标物(如有机污染物)和基体物质有效地分离。微波萃取已经广泛地应用于土壤、沉积物和各种有机体中目标物的萃取分离。    1、快速高效  样品及溶剂中的偶极分子在高频微波的作用下,以109/s圈的速度变换其正、负极,产生偶极涡流、离子传导和高频率摩擦,从而在短时间内产生大量的热量。偶极分子旋转导致的弱氢键破裂、离子牵移等加速了溶剂分子对样品基体的渗透,待分析成分很快溶剂化,使微波萃取时间显著缩短。  2、加热均匀  微波加热是透入物料内部的能量被物料吸收转换成热能对物料加热,从而形成独特的物料受热方式,整个物料被加热,无温度梯度,即微波加热具有均匀性的优点。  3、微波加热具有选择性  微波对介电性质不同的物料呈现出选择性的加热特点,介电常数及介质损耗小的物料,对微波的入射可以说是“透明”的。溶质和溶剂的极性越大,对微波能的吸收越大,升温越快,促进了萃取速度。而对于不吸收微波的非极性溶剂,微波几乎不起作用。所以,在选择萃取剂时一定要考虑到溶剂的极性,以达到最佳效果。  4、生物效应(非热效应)  由于大多数生物体内含有极性分子,在微波场的作用下引起强烈的极性震荡,从而导致细胞分子间氢键松弛,细胞膜结构电击穿破裂,加速了溶剂分子对基体的渗透和待提取成分的溶剂化。因此,利用微波萃取从生物基体萃取待分析的成分时,可以提高萃取效率。    任何一种萃取技术都是为了从基体中快速、高效地分离出待分析成分,但是由于基体的复杂性及萃取技术的不同特点,常常在选取方法的时候必须考虑到分析的目的和分析方法的费用、操作的繁简、时间的多寡等因素。其它方法如超声波萃取、超临界流体萃取和加速溶剂萃取等特性比较见表1。索氏抽提是一种历史悠久的经典萃取方法,该法在对那些活性物质的提取中比较常用,但该法有费时、工作强度大且耗费溶剂量大,在浓缩时易造成环境污染等不足。  表1  不同萃取方法的比较  索氏提取超声波萃取微波萃取超监界流体萃取加速溶剂萃取  时间24~48h30~60min4~20min30~60min15min  预分离不过滤过滤和溶剂蒸发洗脱不过滤不过滤  溶剂用量大大小小大  费用低低高高高  工作强度大大低低低  污染程度大大小小小  3微波消解    微波消解的基本原理是利用样品的微观粒子在微波场中可产生电子极化(原子核周围电子的重新排布)、原子极化(分子内原子的重新排布)