Công nghệ khử vi sóng đạt được sự phân hủy nhanh chóng, nhanh chóng của mẫu trong môi trường áp suất cao kín thông qua sự phối hợp của lò vi sóng với các tác nhân hóa học. Nguyên tắc cốt lõi của nó có thể được tổng hợp thành ba khía cạnh sau:

I. Lò vi sóng chọn lọc sưởi ấm: truyền năng lượng xuyên thấu

Sự khử nhiệt truyền thống phụ thuộc vào sự dẫn nhiệt và đối lưu, nhiệt được truyền từ thành ngoài của bình chứa sang lớp bên trong, mất nhiều thời gian và dễ dẫn đến quá nóng cục bộ. Quá trình khử vi sóng sử dụng tính xuyên thấu của vi sóng (2,45 GHz), tác động trực tiếp lên các phân tử phân cực (như nước, axit) trong mẫu và dung dịch khử (như hệ thống trộn axit nitric, axit flohydric). Các phân tử phân cực quay với tốc độ cao (2,45 tỷ lần mỗi giây) trong điện trường biến đổi chéo, chuyển đổi năng lượng điện từ thành nhiệt thông qua ma sát giữa các phân tử, đạt được sự gia nhiệt đồng đều từ bên trong mẫu ra bên ngoài. Ví dụ, khi mẫu đất bị loại bỏ, lò vi sóng có thể tăng nhiệt độ hệ thống lên 200 ° C trong vòng 5 phút, trong khi các tấm sưởi điện truyền thống mất hơn 2 giờ.

II. Môi trường kín áp suất cao: Giới hạn động lực phản ứng đột phá

Bể khử trùng kín sử dụng cấu trúc bể chứa bên trong bằng polytetrafluoroethylene (PTFE) và áo khoác kim loại, có thể chịu được áp suất tối đa 6MPa (nhiệt độ tương ứng khoảng 300 ℃). Môi trường áp suất cao mang lại lợi thế kép:

Cải thiện điểm sôi của chất lỏng khử trùng: điểm sôi của axit nitric là 83 ° C ở áp suất bình thường, có thể tăng lên trên 200 ° C ở áp suất cao, tăng cường đáng kể khả năng oxy hóa của axit và đẩy nhanh sự phân hủy của các chất khó hòa tan (như oxit kim loại, silicat).

Ức chế mất bay hơi: Hệ thống kín ngăn chặn khí axit (như NOx, HF) thoát ra và tránh mất nguyên tố, đặc biệt thích hợp để xác định chính xác các nguyên tố dễ bay hơi như thủy ngân, asen. Ví dụ, trong thử nghiệm kim loại nặng thực phẩm, khử vi sóng có thể đảm bảo tỷ lệ thu hồi chì và cadmium lên tới 95%.

III. Tối ưu hóa hệ thống axit: Hợp tác hòa tan ma trận phức tạp

Sự phân hủy vi sóng thường sử dụng một hệ thống axit hỗn hợp (ví dụ HNO₃-HCl-H₂ O₂) để đạt được sự phân hủy thông qua nhiều cơ chế như oxy hóa, phức hợp, axit phân:

Axit nitric: một chất oxy hóa mạnh, phá vỡ các chất hữu cơ để tạo ra CO ₂ và H ₂ O.

Axit clohiđric: hòa tan sunfua kim loại và một số oxit, với axit nitric tạo thành hiệu ứng "nước vua".

Axit hydrofluoric: phá hủy mạng silicat và giải phóng các nguyên tố kim loại được bao bọc.

Hydrogen peroxide: oxy hóa phụ trợ, giảm lượng axit nitric và giảm giá trị trống.

Ví dụ, khi tiêu hủy các mẫu địa chất, axit hỗn hợp HNO₃-HF-HClO₄ có thể phân hủy các ma trận phức tạp chứa titanite, mica trong vòng 15 phút, trong khi các phương pháp truyền thống mất hàng giờ và các hạt còn lại.

IV. Tóm tắt lợi thế kỹ thuật

Bằng cách chọn lọc sưởi ấm, tăng cường áp suất cao và phối hợp ba cơ chế của hệ thống axit, thời gian phân hủy mẫu giảm từ vài giờ xuống 10-30 phút, lượng axit giảm 50% -70% và không có tổn thất dễ bay hơi nguyên tố, nó trở thành phương pháp tiêu chuẩn để xử lý mẫu trước trong các lĩnh vực giám sát môi trường, an toàn thực phẩm và thăm dò địa chất.