[发明专利]铑粉的一种微波快速溶解方法

说明书

技术领域

本发明涉及到铂族金属的分析化学领域，特别是涉及铑粉的快速溶解方法。

背景技术

铂族金属指铂、钯、铑、铱、锇、钌6个元素。铂族金属具有独特的催化活性及抗氧化、耐腐蚀、耐高温性等，在现代工业各个领域中得到了广泛的应用。特别是在环保能源领域、石化领域、医药及军工技术领域。但其资源特别稀少，价值昂贵。因此从产品的成本控制、性能表征、贸易等各个环节都离不开分析测试技术。

铂族金属的分析化学，一般有其纯度检测及含量检测两个主要内容，涉及到的大多数检测手段均需要将固体样品制备成为液体样品后再进行检测。纯度检测要求制备过程尽可能不引入杂质元素。而含量检测需要制备使用相关标准溶液，而且要求制备样品溶液的过程中被检测的铂族元素能彻底进入溶液中，否则检测结果会偏低。铂族金属对酸的化学稳定性比所有其它金属都高，其中钌和锇、铑、铱对酸的化学稳定性更甚，不仅不溶于普通酸，甚至也不溶于王水。由于铂族金属的溶解困难，在铂族金属的分析检测中，样品制备显得尤为重要。在铂族金属元素中，铑属于十分稀少的元素，在地壳中的含量仅为0.0001×10^-6，但用途却十分广泛。铑化学性质十分稳定，具有良好的耐酸碱腐蚀性和高温抗氧化性，其最具化学惰性，用王水溶解数月也难溶解完全，因此，铑粉的溶解问题常常成为其化学分析快速准确测定的瓶颈。

在贵金属分析化学领域，铑粉的溶解一般有酸溶解法和碱熔融法两大类。酸溶法中又分为封管氯化溶解法^[2]、聚四氟乙烯压力罐消解法。Wickers等早在1944年就提出了在200℃ 以上的玻璃封管中用王水溶解难溶金属如铑、铱等。但此法操作比较麻烦，需要特殊培训。后此法经Dole?a等改进，采用聚四氟乙烯反应罐代替玻璃封管，操作更方便可靠更快捷，但由于聚四氟乙烯反应罐的溶解温度一般不能超过180℃，使铑粉溶解时间至少比玻璃封管法延长一倍以上。碱熔融法速度很快，但引入大量的污染盐类不利于纯度分析和后续的检测。不管是酸溶解还是碱熔融，铑粉的粒度都是影响溶解效率的一个关键指标。对于粒度较大的铑粉，通常在溶解前的做法都是采用将铑粉与其它易溶于酸的金属（如锌）共熔成为合金，稀酸溶出其它金属的碎化方法，达到使铑粉转变为粒度更细的粉状的目的后，再进行酸溶解或碱熔融。碎化法流程长且易引入污染，也不适用于铑的纯度分析。

长期以来，国外从事贵金属分析研究的机构，通常采用配备了高压密闭消解罐的高温高压消解仪溶解铑粉，最高使用温度可达280℃，溶解0.05ｇ左右的铑粉大约在6小时。采用试剂为12mL盐酸和100mg次氯酸钾^【14】。但此设备价格极高，在国内很少有此设备进口。而且采用次氯酸钾试剂，引入了钾盐污染，不利于铑粉标准溶液制备及纯度检测。

微波消解技术是近二十多年才发展起来的一种样品前处理方法。微波是一种电磁波，其频率大约为3×10⁸～3×10¹¹Hz（波长1 m到1 mm)，它可以穿透一些物质，直接把能量辐射作用到物体上，当有微波作用到介质中时，介质中的极性分子将发生每秒二十五亿次以上的分子旋转和碰撞，使反应物的温度迅速提高。与通常的热传导、对流等加热方式不同，由于微波对物质有很强的穿透力和极高的传播速度，因而对被照射物具有即时深层加热作用。微波的这种热效应使微波在穿透到介质内部的同时，即将微波能量转换成热能，形成独特的介质无温度梯度整体受热方式。并且，微波可使试样与试剂的接触界面不断快速更新，引起试剂与试样间产生较大的热对流，搅动并消除已溶解的不活泼试样表层，促进试剂试样更有效的接触，因而加速了试样的消解。1975年Abu-Samra等首次用普通的微波炉进行生物试样的湿法消解，开始将微波消解技术应用到分析化学中。1983年，Mattes提出密闭微波消解体系。1985年美国CEM公司推出微波试样分解设备，把微波技术与聚四氟乙烯压力罐消解法结合起来。1986年，Kingston和Jassie设计了计算机实时监测消解过程中温度和压力变化的微波系统。此后微波样品消解设备的研制和实际应用都有很大发展，现已经发展成为一项功能强大、技术先进的样品前处理方法。因其具有高效快速、分解完全、环境污染小等优点，微波消解技术已成为试样分解不可缺少的方法之一，在国内外分析化学领域获得了普遍的应用。