用具有氧化性能的酸或含有氧化性酸的混合酸处理水样的过程叫消解（或消化）。消解的作用是通过氧化作用破坏水样中的有机物，消除它们对待测物（如重金属元素）的干扰，利用酸的溶解能力，溶解出悬浮物中包括待测物在内的可溶物质（SiO2等不溶解）。在水质监测分析中，除通常需对受污染较重或含有较多悬浮物的水样进行消解处理外，有时尚需对水底沉积物及底质乃至水生生物进行消解。因此，涉及的消解的方式和方法多种多样，既有湿式消解（湿法灰化），也有干式消解（干法灰化）；既有酸分解，也有碱熔融。
（一）湿式消解法
湿式消解法常用于消解污水和沉积物等，用硝酸和硫酸混合液或硝酸和高氯酸混合液都能有效地分解其中的有机物和还原性物质以及热不稳定物质。
1.硝酸消解法
此法主要用于地表水等单纯组成的水样。在100mL水样中，加入2～3mL硝酸，置电热板上微沸消解一定时间，蒸发到尽可能小的体积（大约15～20mL），加入5mL浓硝酸，盖上表面皿，加热样品使之发生缓慢回流，必要时再加入硝酸直至消化完全，此时溶液清亮而呈浅色。必要时进行过滤，用温水洗涤残渣数次，将滤液和洗涤液移到100mL容量瓶中，冷却、稀释至刻度，混匀，供测定用。
此法适用于生成不溶性硫酸盐类的物质如Pb的消解。对于污染严重的水样，每50mL水样加王水（硝酸和盐酸混合比1∶3）5～8mL，置烧杯中加热至10mL取下，冷却并稀释到一定体积，供测定用。
3.硝酸—硫酸消解法
此法适用于多种类型的水样。先将水样充分搅拌混合，取适当的体积移入烧杯或蒸发皿中，加入一定量的硫酸，激烈反应后再放到水浴上加热蒸发，当蒸发至约10mL时，再加入少量硝酸和硫酸继续蒸发，直至硫酸发生白烟时再移到电热板或石棉网上加热。至此，若溶液尚未变成无色，应再加数毫升硝酸，重复上述操作，直到溶液变成无色为止。室温下冷却后，用蒸馏水稀释到一定体积。当有未溶残渣时还要用玻璃过滤器过滤，用蒸馏水洗涤并定容。
4.硝酸—高氯酸消解法
此法适用于必须以强氧化剂分解的试样。对于含悬浮物和有机质较多的水样，每100mL水样加入5mL浓硝酸，在电热板上加热消解到10mL左右。稍冷后，再加入5mL硝酸和2mL高氯酸，继续加热消解，蒸至近干。冷却后用0.2%硝酸溶解残渣，溶解时稍加热。冷却后用快速定量滤纸过滤，滤纸用0.2%硝酸洗数次，滤液用稀硝酸稀释到一定体积，供测定用。
用此法消解时易氧化有机物。加高氯酸反应激烈，为避免可能发生猛烈爆炸，应采取以下预防措施：
（1）不要把高氯酸加入到含有机物的热溶液中。
（2）凡是含有机物的水样，只有预先用硝酸处理后才能加入高氯酸。
（3）即便是不含有机物的水样，也必须先用硝酸和高氯酸的混合酸进行消解操作。
（4）任何情况下，不得将高氯酸消解的水样蒸干。
5.碱性消解法
对在酸性条件下产生挥发成分的试样，可选用这种消解法，常用的有：①氢氧化钠—过氧化氢消解法；②氢氧化氨—过氧化氢消解法；③氢氧化钠—高锰酸钾消解法。
（二）干式消解法
干式消解也亦称干法灰化，多用于固态样品如沉积物、底泥等底质以及土壤样品的分解，其消解体系有下述各类。
1.普通灰化法
这种方法适用在450～550℃的灰化温度下，不发生蒸发升华的成分。先把样品放入白金、石英或瓷蒸发皿中，再在水浴或红外线灯下进行蒸发。蒸干后放入高温电炉中，并加热到450～550℃左右使有机物灰化。冷却以后，约加10mL盐酸（1+1），在水浴上加热浓缩，再加入20～30mL蒸馏水，使加热的残余物溶解。然后过滤，并将滤液盛于100mL容量瓶中，以蒸馏水稀释至刻度，供测定用。这种方法不适用于能形成低沸点化合物的元素。
2.低温灰化法
为了尽量减少挥发损失，提高样品前处理回收率，近期提出的低温灰化法已引起人们的关注。它是采用高频激发产生的氧等离子体，于密封装置中，使样品在150～200℃低温下进行灰化分解。其装置如图4-1所示。但也有人指出，在近于200℃温度下，样品中所含Hg、As、Zn、Sn和Sb（Ⅲ）等元素仍有可能多量挥发损失。目前有些学者认为该法不适用Cr的分析。(www.xing528.com)
图4-1 低温灰化装置
1—压力计；2—氧气瓶；3—流量计；4—振荡板；5—高频发生器；6—真空计；7—真空泵
3.高压釜密封灰化法
此法也称高压闷罐法。该法是在耐压的厚壁不锈钢外套筒内放置盛有试样和酸的高压釜（常用聚四氟乙烯坩埚为内筒），严密封闭后加热分解试样。
此法的优点是用酸量少，空白值低，再现性好，不受实验室环境的影响，分解试样快速，操作简便，易挥发物质损失小；其缺点是高压釜售价较高，外套筒易受酸腐蚀，在分解试样过程中无法观察分解情况，试样量一般较少，在有HClO4时易发生爆炸的危险。
干法消解和湿法消解一样，必须防止污染。使用白金坩埚时，应特别注意损耗白金的氧化剂、磷酸盐类不能共存。
（三）微波炉消解法
随着科技的进步，新的快速分析方法的应用以及分析方法的自动化，大大地缩短了分析时间，从过去的几个小时缩短到几分钟，甚至几秒钟。但是几十年来，样品消化法仍然需几十分钟到24～48h，成为样品分析的障碍。自从20世纪80年代微波炉消解法应用以来，样品的消解过程才减少至1～2min，甚至几十秒钟。
微波炉消解法的原理是在2450MHz的微波电磁场作用下，样品与酸的混合物通过吸收微波能量，使介质中的分子间相互摩擦，产生高热。同时，交变的电磁场使介质分子产生极化，由极化分子的快速排列引起张力。由于这两种作用，样品的表面层不断搅动破裂，产生新的表面与酸反应。由于溶液在瞬间吸收辐射能，消除了传统的分解方法所用的热传导过程，因而分解快速。特别是将微波消解法和密闭增压酸溶解法相结合的方法，使两者的优点得到了充分发挥。
微波消解器由微波炉、抽气模式的电源和消化容器三部分组成。微波炉绝不能使用生活中用于加热食品的微波炉。消解用的微波炉的炉膛及电子线路必须能经受化学气氛的环境。消解容器是用含氟烷氧基树脂或聚四氟乙烯制成的密封容器，它具有不吸收微波、耐腐蚀、耐热、表面不浸润不吸附等优点。消化时容器内的压力可达约11MPa。消解溶剂，可用HNO3、H2O2、HCl、HBF4、HClO4等。消解物质的量，可多至2g干的有机物或达25mL液样。微波消解器可用于H2O、泥渣、沉积物、食品、生物样品、金属、玻璃、岩石、煤、水泥等的消化。试样分解后的溶液经稀释后，可直接用原子吸收光谱法或等离子体发射光谱法进行测定。
微波消解法与经典消解法相比具有以下优点。
（1）样品消解时间从几小时减少至几十秒钟。
（2）由于使用消化试剂量少，因而消化样品有较低的空白值。
（3）由于使用密闭容器，样品交叉污染的机会少，同时也消除了常规消解时产生大量酸气对实验室环境的污染。另外，密闭容器减少了或消除了某些易挥发元素如Se、Hg、As等的消解损失。
因此微波消解法是一种快速、安全、可以大大节省劳力的消解方法。但由于设备较贵，国内全面推广使用还须一段时间。美国Questron公司生产的系列微波消解装置和美国Milestone公司生产的样品微波消解系统均用微机进行温度、压力控制，同时可进行4～150个样品自动消解。
（四）消解操作注意事项
（1）选用的消解体系能使样品完全分解。
（2）消解过程中不能使待测组分因产生挥发性物质或沉淀而造成损失。
（3）消解过程中不得引入待测组分或任何其他干扰物质，为后续操作引入干扰和困难。
（4）消解过程应平稳，升温不宜过猛，以免反应过于激烈造成样品损失或人身伤害。
（5）使用高氯酸进行消解时，不得直接向含有机物的热溶液中加入高氯酸。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
