在微波能的作用下，破坏样品中目标组分的初始形态，而使其以无机离子最高或较高价态的形式萃取出来，此种技术称为微波消解技术(microwave digestion, MD)；在微波能的作用下，选择性地将样品中的目标组分以其初始形态的形式萃取出来的技术称为微波辅助萃取技术(microwave-assisted extraction, MAE)，简称微波萃取技术。微波消解技术主要应用于元素总量分析，而微波辅助萃取技术主要应用于有机污染物的分析和有机金属化合物的形态分析。

早在微波应用的初期，人们就发现微波能迅速加热水，使之升温。但直到20世纪70年代，微波加热技术及微波炉的应用才有较大的发展，关于物质同微波藕合的原理也有了详尽的研究。概括起来讲，物质分子的偶极振动同微波振动具有相似的频率，在快速振动的微波磁场中，分子偶极的振动尽量与磁场振动相匹配，而分子偶极的振动又往往滞后于磁场，物质分子吸收电磁能以每秒数十亿次的高速振动而产生热能。因此，微波对物质的加热是从物质分子出发的，避免了对容器的加热(传统的加热方式)，因此又称为“内加热”。

微波在传输过程中遇到不同物料时，会产生反射、吸收和穿透现象。大多数良导体如金属类物质能够反射微波而基本上不吸收，微波触及到这些物质时，根据物质的几何形状而把微波传输、聚焦或限制在一定的范围内。绝缘体可穿透并部分反射微波，通常对微波吸收较少，从分子结构上讲这些绝缘体通常是一些非极性物质，如烷烃、聚乙烯等，微波穿过这些物质时，能量几乎没有损失。而介质如水、极性溶剂、酸、碱、盐类等，则具有吸收微波的性质，微波穿过这些物质时电磁能转化成热能而使这些物质温度升高，并使共存的其他一些物质受热。物质同微波耦合的能力，除取决于微波的功率外，主要取决于物质本身的性质如物料的介电常数ε'( dielectric constant,表示物质被极化的能力，即反应物质阻止微波穿透的能力，也就是反映物质吸收微波的能力。一般来说，物质的ε'值愈大，对微波的耦合作用愈强，极性分子同微波有较强的耦合作用，非极性分子同微波产生弱耦合作用或不产生耦合作用)、介质损失因子ε"(dielectric loss，表示物质将电磁能转换为热能的效率)、比热容和形状等。

微波场中介质的加热主要取决于物质在特定频率和温度下将电磁能转化为热能的能力[可以用该物质的损耗因子6(dissipation factor)来衡量]及穿透深度。

tanδ＝ε"/ε'           (6-1)

穿透深度常用给定频率下从介质表面到内部功率衰减到1/e时离截面的距离来表示。

D_p≈λ₀ε'/(2πε")=λ₀/(2πtanδ)               (6-2)

式中，λ₀是微波辐射的波长。

由式(6-2)可见，介质的耗散因子越大，一定频率下介质的穿透深度越小，对反射微波材料(如金属等)的穿透深度为零。

传统的加热方式中，容器壁大多由热的不良导体做成，热由器壁传导到溶液内部需要时间。另外，因液体表面的汽化，对流传热形成内外的温度梯度，仅一小部分液体与外界温度相当。相反，微波加热是一个内部加热过程，它不同于普通的外加热方式将热量由物料外部传递到内部，而是同时直接作用于介质分子，使整个物料同时被加热，此即所谓的“体积加热”过程。因此，升温速度快，溶液很快沸腾，并易出现局部过热现象。

微波辅助萃取技术就是利用微波加热的特性来对物料中目标成分进行选择性萃取的方法。通过调节微波加热的参数，可有效加热目标成分，以利于目标成分的萃取与分离。它的许多优点可以取代目前许多既耗能源、费时间、造成环境污染又无法进行最有效萃取的技术，可以说是一项符合“可持续发展”对环境友好的前瞻性“绿色技术”。

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文章来源：《环境样品前处理技术》

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