超级微波技术、仪器及其应用的发展前景

博澳董事长/总经理：邹世春 博士

大家好，今天跟大家聊聊超级微波样品前处理新技术和仪器。

首先，我简单谈谈微波样品前处理技术和仪器的发展历史。1945年家用微波炉面世，1985年国外微波消解仪出现。10年后，国内首台微波消解仪在深圳大学举办的第二届国际华裔分析化学研讨会上展出。会后，大会主席、中山大学张展霞教授购买了该仪器，成为国产微波仪器的首个用户，本人也成为首个使用者并利用它开展土壤中阿特拉津农残的萃取研究(Analytica Chimica Acta, 97-103(371), 1998)。自此，国内传统微波仪器及其应用得到了快速发展，现已成为各类实验室样品前处理的常用设备之一。

然而，传统微波仪器本质上属于一种多反应腔体系(Multiple Reaction Chambers,简称MRC)，它存在很多问题。例如，消解前需要预处理；多样品所受温压难以保持一致，消解不均匀；样品罐材需耐温耐压且装卸繁琐，升温和冷却速度慢，人力物力成本高，而且也难以进行有机萃取……

那怎样才能解决这些问题呢？采用单反应腔体系(Single Reaction Chamber，简称SRC)的超级微波前处理技术和仪器就可以了。所谓超级微波，是指在底部盛有微波吸收载液的圆桶状不锈钢炉腔内，放入多个无耐压要求的玻璃、石英或聚四氟乙烯等材质的样品管，炉腔加盖密封后充入一定压力的氮气，再开启微波，加热至更高的压力和温度，从而实现样品快速、高效处理的一种全新技术和仪器。其主要优点包括，所有样品处于同一反应腔体，所受压力和温度一致，多样品处理更加均匀；理论上，仪器最高压力和温度分别可达200大气压和300℃，消解效率更高；样品管材多样且无耐压要求，样品装卸简单；消解前后也不需预处理和赶酸；升温和冷却速度更快；使用成本更低。这些显著的优势，使得超级微波仪器在最近几年逐渐获得了实验室工作者的认可和青睐。

然而，受炉腔内部各组件的耐高温性、酸气腐蚀和制造工艺等条件的限制，现有超级微波仪器的最高工作温度通常为250℃左右，并不比传统微波的温度提高多少，还需使用稀硝酸来提高微波吸收效率。最受诟病的是，因仪器内部的不锈钢材质的管线和高压阀门耐酸性差，尤其不能使用盐酸作为消解溶剂，这就极大限制了溶剂的选择和技术应用范围！这些缺陷的存在，使得超级微波仪器显得并不那么“超级”！为了充分发挥超级微波技术的“超级”优势，博澳公司与中山大学、广东省疾控中心和中科院广州地球化学研究所等机构合作，经过1年多的技术攻关，彻底解决了限制该仪器性能的几个致命缺陷，成功研发了SUPERMATE系列超级微波消解/萃取仪。

该仪器除具有市场同类仪器的所有功能之外，还有一些独特优势：

第一，优选耐高温材料，并经过巧妙设计，仪器实际工作温度提高到300℃并可连续运行1小时以上，大大提高了处理效率；

第二，采用多重防侵蚀设计，可使用包括盐酸在内的所有溶剂，极大拓展了消解体系和仪器应用的范围；

第三，独特的微波馈入和密封设计，可用纯水或自来水代替酸或盐液作为微波吸收载液，减少了腐蚀风险和配制麻烦；

第四，独具腔内空气自动净化功能，可防止样品沾污，避免气体燃爆风险；

第五，采用3.5升大腔体台式设计，占用空间小；

最后，可用于样品有机物的快速高效萃取，极大拓展了仪器的研究和应用领域！例如，在无机消解方面，可同时处理食品、药品、岩矿、深海沉积物、氧化铝及其载体催化剂等类型不同、称样量不同和消解体系不同的样品；在有机萃取方面，使用二氯甲烷等有机溶剂，在120至220℃时保持5-10分钟，气溶胶样品中多环芳烃的萃取回收率可达90%以上，萃取性能完全可以媲美甚至超越ASE加速溶剂萃取技术和仪器！

综上所述，我们可得出以下结论：

第一，相比传统微波，超级微波技术和仪器具有碾压性优势，未来或可取代传统微波仪器；

第二，博澳超级微波仪器具有多重性能优势，打破了现有同类仪器的诸多应用限制；

第三，超级微波技术和仪器将为化学样品前处理，尤其是为有机样品萃取方法研究和应用，带来革命性的改变！