技术领域
[0001] 本
发明涉及土壤检测技术领域，具体涉及一种土壤微量金属元素检测的前处理方法。
背景技术
[0002] 由于土壤结构的复杂性，要检测土壤的成分特别是其中重金属元素的含量，必须对土壤进行消解。目前常用的消解方法有湿法、干灰化法和
微波消解三种。其中作为检测方法依据的国家标准GB17141-1997中的湿法消解是称量少量样品加入
硝酸，紧接着加入
氢氟酸和高氯酸。硝酸破坏土壤的晶格结构，使嵌在其中的重金属元素析出，氢氟酸破坏
氧化
硅的晶格结构，发生化学反应：SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(g) + 2 H2O(l)，高氯酸可以破坏土壤中的有机质成分，使原本富集于动
植物体内后形成的土壤
腐殖质中的重金属元素析出。但是这种方法存在不足之处，即硝酸与高氯酸发生反应：HNO3+HClO4→NO2++H2O+ClO4-，其中NO2+为硝基正离子，即硝酸在高氯酸中得到质子而显示
碱性从而降低硝酸对土壤的消解的作用，而高氯酸与硝酸中含有的低价态氮氧化物反应，也会降低高氯酸对土壤的消解效果。
发明内容
[0003] 针对国标法中硝酸、氢氟酸、高氯酸依次加到土壤中混合会使硝酸与高氯酸发生反应降低消解效果的问题，本发明的目的在于提供一种土壤微量金属元素检测的前处理方法，将硝酸、氢氟酸、高氯酸依次添加到土壤中逐步消解，避免硝酸与高氯酸混合，提高消解效果。
[0004] 本发明提供如下的技术方案：
[0005] 一种土壤微量金属元素检测的前处理方法，包括以下步骤：
[0006] （1）土壤处理：将土壤烘干后
研磨过筛，然后加入到分离管中，将分离管在
水浴中加热；
[0007] （2）硝酸消解：向分离管中加入
质量百分数为40wt%～45wt%的硝
酸溶液浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，然后将硝酸溶液从分离管中分离得到一次反应液；
[0008] （3）氢氟酸消解：向分离管中继续加入质量百分数为37wt%～40wt%的氢氟酸溶液浸没土壤，超声辅助消解至无气泡后将氢氟酸从分离管中分离得到二次反应液；
[0009] （4）高氯酸消解：向分离管中继续加入质量百分数为70wt%～72wt%的高氯酸溶液浸没土壤，超声辅助消解至无气泡后将高氯酸从分离管中分离得到三次反应液；
[0010] （5）定容制备：将一次反应液、二次反应液、三次反应液混合得到消解液，加热浓缩消解液，然后加水定容。
[0011] 本发明的方法中，将硝酸溶液首先加入到分离管中与土壤混合，在水浴及超声条件下对土壤进行消解，待消解完成后将硝酸溶液从分离管中分离得到一次反应液，然后再依次加入氢氟酸、高氯酸进行逐步消解，最后将一次反应液、二次反应液与三次反应液混合得到消解液。这样将硝酸、氢氟酸、高氯酸依次添加到土壤中逐步消解，并经分离管分离从而避免硝酸与高氯酸的混合，提高消解效果。
[0012] 作为本发明方法的一种改进，分离管包括两竖直管段及水平设置的消解管段，两竖直管段包括加料管段和在加料管段下方错开布置的出液管段，加料管段的下端与出液管段的上端经消解管段连通，消解管段的内径在从加料管段到出液管段的方向上逐渐减小，从而使消解管段内部沿相同方向形成由深到浅的储液反应区。分离管包括加料管段、出液管段与消解管段，消解管段的内径从加料管段向出液管段逐渐减小而形成储液反应区，这样将土壤从加料管段进入到分离管中并落在消解管段的储液反应区，然后将氢氟酸加入到储液反应区内消解土壤，将分离管向出液管段倾斜10°～30°使氢氟酸从储液反应区缓慢流向出液管段并从分离管中分离，然后依次进行硝酸溶液、高氯酸溶液的消解与分离，既实现了逐步消解，又减少了分离过程中的溶液损失或土壤损失，而且分离一种酸液后即可直接加入下一种酸液消解，无需对土壤加水清洗，减少后续浓缩的工作任务。
[0013] 作为本发明方法的一种改进，消解管段的横截面的内圆与外圆的圆心在竖直方向上相偏离，使横截面呈偏心圆环形。使储液反应区的最高液位线处于消解管的外圆圆心的上方，提高储液反应区的体积容量，而且消解管段与出液管段相接出的内径大，流液速率快。
[0014] 作为本发明方法的一种改进，消解管段在靠近其与出液管段的连接处设有滤膜板，滤膜板的周侧面与消解管段的内侧面相贴合，滤膜板的材质为聚四氟乙烯，滤膜板的孔径为20～50μm。防止少量的土壤随酸液流出分离管，提高检测准度程度。
[0015] 作为本发明方法的一种改进，出液管段上设有
截止阀，出液管段的出口端设有
导流嘴。
[0016]
截止阀方便控制分离管内的溶液，避免误操作导致溶液流出，而导流嘴可避免溶液流出时滴洒，并减少溶液对出液管段端口的浸润面积。
[0017] 作为本发明方法的一种改进，土壤的干燥
温度为200～300℃，干燥时间8～12小时，过筛目数为100～200目。加快消解过程，清除水分等杂质。
[0018] 作为本发明方法的一种改进，水浴温度为60～80℃，
超声波的功率为45～60W，超声时间10min。加快消解过程，提高消解效率。
[0019] 作为本发明方法的一种改进，分离管中加入的土壤的质量为0.5～0.75g，硝酸溶液的体积为4～6mL，氢氟酸溶液的体积为2～3mL，高氯酸溶液的体积为2～3mL。选择适量的土壤与酸液在实现对土壤检测的同时提高后续的加热浓缩的速率。
[0020] 作为本发明方法的一种改进，步骤（5）中加热温度为150～200℃，浓缩后消解液的体积为1～2mL。
蒸发过量的酸液，方便后续仪器检测。
[0021] 本发明的有益效果如下：
[0022] 本发明的土壤微量金属元素检测的前处理方法首先将土壤分步消解，避免高氯酸与硝酸的混合，提高了消解效果，同时选用的分离管既能实现有效分离酸液，而且将一种酸液分离后可直接加入下一种酸液进行消解，减少了溶液的损失量，提高了工作效率。
附图说明
[0023] 图1是本发明方法的分离管的结构示图。
[0024] 图2是图1中A-A处的横截面示图。
[0025] 图中：1、分离管，11、加料管段，12、消解管段，13、出液管段，14、储液反应区，15、导流嘴，2、滤膜板，3、截止阀，4、最高液位线。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图就本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0027] 如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述
实施例中的方法均为本领域的常规方法。
[0028] 实施方式1 本发明方法所用分离管
[0029] 如图1所示，本发明的分离管1呈竖立放置的“之”字形，包括两竖直管段及水平设置的消解管段12，两竖直管段包括加料管段11和在加料管段下方错开布置的出液管段13，加料管段的下端与出液管段的上端经消解管段连通，消解管段的内径在加料管段向出液管段的走向上逐渐减小，从而使消解管段内形成储液反应区14，储液反应区的深度延加料管段向出液管段的走向逐渐由深向浅变化。分离管的材质为耐酸碱的透明有机
树脂，例如聚甲基
丙烯酸甲酯有机玻璃。为便于提高液体流速，如图2所示，消解管段的横截面的内圆与外圆的圆心在竖直方向上相偏离，使横截面呈偏心圆环形，而且这样使储液反应区的最高液位线4没过消解管段的横截面的外圆的圆心，增加储液反应区的容量。为方便分离酸液并截留土壤，消解管段在靠近其与出液管段的连接处设有滤膜板2，滤膜板的周侧面与消解管段的内侧面相贴合，滤膜板的材质为聚四氟乙烯，滤膜板的孔径为20～50μm。为方便条件酸液，出液管段上设有截止阀3，出液管段的出口端设有导流嘴15。
[0030] 需要从分离管中分离酸液时，首先打开截止阀，然后将分离管顺
时针倾斜10°～30°，使分离管中的酸液从储液反应区经滤膜板进入储液管段，在导流嘴导流下移到收集酸液的器皿中，储液反应区的土壤则保持原位，极少量随酸液流动的土壤经滤膜板截留，当分离管恢复竖直状态后回落到储液反应区的侧面上，并与再次添加到分离管中的酸液混合，这样实现了硝酸、氢氟酸与高氯酸对土壤的逐步消解，避免硝酸与高氯酸混合而影响消解效果，而且分离一种酸液后可以直接添加下一种酸液，不需要对土壤进行水洗，即减少了溶液损失，又方便后续的浓缩。
[0031] 实施方式2 本发明方法的实施步骤
[0032] 一种土壤微量金属元素检测的前处理方法，包括以下步骤：
[0033] （1）土壤处理：将土壤在200℃干燥时间12小时后研磨，然后经100目的筛网过筛，取过筛后的土壤0.5g从加料管段加入消解管段的储液反应区，然后将分离管置于60℃的水浴中加热90min；
[0034] （2）硝酸消解：向在水浴中的分离管内加入质量百分数为40wt%的硝酸溶液4mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，
超声波的功率为45W，超声时间15min，然后将分离管从水浴中取出后分离硝酸溶液得到一次反应液；
[0035] （3）氢氟酸消解：将分离管置于水浴中并加入质量百分数为37wt%的氢氟酸溶液3mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为45W，超声时间15min，然后将分离管从水浴中取出后分离氢氟酸溶液得到二次反应液；
[0036] （4）高氯酸消解：将分离管置于水浴中并加入质量百分数为70wt%的高氯酸溶液2mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为45W，超声时间10min，然后将高氯酸从水浴中取出后分离高氯酸溶液得到三次反应液；
[0037] （5）定容制备：将一次反应液、二次反应液、三次反应液混合得到消解液，在150℃下加热浓缩，待消解液的体积为1mL时加水定容。
[0038] 实施方式3 本发明方法的实施步骤
[0039] 一种土壤微量金属元素检测的前处理方法，包括以下步骤：
[0040] （1）土壤处理：将土壤在250℃干燥时间10小时后研磨，然后经150目的筛网过筛，取过筛后的土壤0.625g从加料管段加入消解管段的储液反应区，然后将分离管置于70℃的水浴中加热60min；
[0041] （2）硝酸消解：向在水浴中的分离管内加入质量百分数为42wt%的硝酸溶液5mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为55W，超声时间12min，然后将分离管从水浴中取出后分离硝酸溶液得到一次反应液；
[0042] （3）氢氟酸消解：将分离管置于水浴中并加入质量百分数为38wt%的氢氟酸溶液2.5mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为55W，超声时间12min，然后将分离管从水浴中取出后分离氢氟酸溶液得到二次反应液；
[0043] （4）高氯酸消解：将分离管置于水浴中并加入质量百分数为71wt%的高氯酸溶液2.5mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为55W，超声时间12min，然后将高氯酸从水浴中取出后分离高氯酸溶液得到三次反应液；
[0044] （5）定容制备：将一次反应液、二次反应液、三次反应液混合得到消解液，在180℃下加热浓缩，待消解液的体积为1.5mL时加水定容。
[0045] 实施方式4 本发明方法的实施步骤
[0046] 一种土壤微量金属元素检测的前处理方法，包括以下步骤：
[0047] （1）土壤处理：将土壤在300℃干燥时间8小时后研磨，然后经200目的筛网过筛，取过筛后的土壤0.75g从加料管段加入消解管段的储液反应区，然后将分离管置于80℃的水浴中加热30min；
[0048] （2）硝酸消解：向在水浴中的分离管内加入质量百分数为45wt%的硝酸溶液6mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为60W，超声时间10min，然后将分离管从水浴中取出后分离硝酸溶液得到一次反应液；
[0049] （3）氢氟酸消解：将分离管置于水浴中并加入质量百分数为40wt%的氢氟酸溶液3mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为60W，超声时间10min，然后将分离管从水浴中取出后分离氢氟酸溶液得到二次反应液；
[0050] （4）高氯酸消解：将分离管置于水浴中并加入质量百分数为72wt%的高氯酸溶液3mL浸没土壤，超声辅助消解至无气泡，超声波的功率为60W，超声时间10min，然后将高氯酸从水浴中取出后分离高氯酸溶液得到三次反应液；
[0051] （5）定容制备：将一次反应液、二次反应液、三次反应液混合得到消解液，在200℃下加热浓缩，待消解液的体积为2mL时加水定容。
