【冶金精品文档】分析试样的采集制备和分解

12第一节试样的采集和制备本节教学重点：1、理解复杂物质分析工作中合理采集和制备样品的重要性。2、掌握采样量及采样单元数的确定方法。3、了解固体、液体及气体物料的采样方法。4、了解不均匀固体物料样品在实验室的加工过程。5、理解样品加工过程中可能产生的沾污及其减免。3一、分析试样的采集分析试样的采集:从大批物料中采取少量样本作为原始试样，试样的组成能代表全部物料的平均组成。根据具体测定需要，样品状态:气，固，液样品种类:矿物岩石，生物，金属与合金，食品遵循代表性原则，系统或随机采样采样应按照一定的原则、方法进行，可参阅相关的国家标准和各行业制定的标准。取样的基本原则－－－代表性41.采样单元数的确定：采样准确度的要求物料的不均匀性一步采样公式二步采样公式（一）采样单元数和采样量的确定采样的代表性取决于：1.采样数目（单元数）2.采样量（质量）若测量误差很小,分析结果的误差主要是由采样引起的。5整批物料中组分平均含量区间为:μ:整批物料中组分平均含量，:为试样中组分平均含量t:与测定次数和置信度有关的统计量，σ:各个试样单元含量标准偏差的估计值，n:采样单元数EXtXn2tnEEX采样公式：（采用单元数）其中：x（1）.一步采样公式62tnE例1.某物料取得8份试样，经分别处理后测得其中硫酸钙量的标准偏差为0.22％，如果允许的误差为0.20％，置信度选定为95％，则在分析同样的物料时，应选取多少个采样单元?解:E＝0.20％，σ＝0.22％。则n＝(1.96×0.22／0.2)2=4.65取n＝5，查表得t＝2.78，则n=9.35取n＝9，查表得t＝2.31，则n=6.45取n＝7，查表得t＝2.45，则n＝7.26计算的n值与设定的n＝7很接近，所以采样单元数为7时可以满足题目要求。置信度为0.95，n＝∞时，查表得t＝l.967式中：n:采取试样的基本单元数；N:整批物料总单元数；k：从每份试样的基本单元中采取试样的次级单元数；各基本单元间方差（标准偏差的平方）的估计值；各基本单元内的各次级单元间方差的估计值；E和t的意义同一步采样公式。2222)()(bbwktEkNkNn(2).二步采用公式：2w2b8对于某种物料，在某一特定的准确度要求（即一定的E和t）下。n值随着k值的不同而改变。但k有一个最佳值，此时在相同的条件下，采取和处理试样所花费的人力、物力将最为节约。这时的k值以ke表示。式中：c1——采取和处理试样基本单元时的平均费用；c2——采取和处理试样次级单元时的平均费用。21cckbwe9例2：有某种液体物料，分装于400桶中。假定c1/c2=4，又假定在置信水平为95%时，允许误差为±5%，试设计出最合理的取样程序（即求基本单元数n和次级单元数ke）。2222)()(bbwktEkNkNn解：选取10桶，从每桶中各取试样2管，分别测定该物料的纯度。计算桶内方差和桶间方差。21cckbwe2w2b选择合适的t值，按上述公式计算。102.采样量的确定平均试样采取量与试样的均匀度、粒度、易破碎度有关，可按切乔特采样公式：Q≥KdaQ为保留样品的最小质量(kg)d为样品中最大颗粒直径(mm)a由实验求得，一般介于1.5-2.7之间；K为固体试样特性系数或缩分常数，它由各部门根据经验拟定，通常在0.05～1之间，因固体物料种类和性质不同而异。111.固体试样1）矿物样品：选择地层出露比较完整、能基本反映地质体的主要地质特征、具有代表性的路线和区域。进行详细的岩性描述，系统地采集岩石、矿物标本；测量地质体的产状；在未变质和浅变质地层中寻找和采集化石及其它相关要求采集的分析测试样品。野外地质采样：标定观察路线和观察点的位置，观察、描述露头地质和地貌，编制采样平面图；按样品种类进行统一编号登记。（二）采样方法12ChalcopyriteCuFeS2黄铜矿石膏(BaSO4)Gypsum辰砂HgSCinnabar黄锑矿TeSStibiconite以硫酸盐类、硫化物类和其他重矿物形式存在的金属Pyrite(FeS)13水平剖面2）土壤样品:土壤水平剖面采样：采集深度0-15cm或20cm的表土为试样。14根系土母岩母质层淀积层淋溶层土壤垂直剖面分层次采样153）沉积物:用采泥器从表面往下每隔一定深度取一个试样，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分后样品作分析试样。（二）采用方法4）金属试样:不均匀样品经高温熔炼混匀；均匀的钢片任取；钢锭和铸铁，钻取几个不同点和不同深度取样，将钻屑置于冲击钵中捣碎混匀作分析试样。165）食品试样根据试样种类、分析项目和采用的分析方法制定试样的处理步骤。可用“随机取样”和“缩分”,防止污染要求更严。除水分：预干燥，含水试样干燥至恒重，计算水分。脱脂：对含脂肪高的样品，置于乙醚（100g样品约需500ml乙醚）中，静置过夜，除去乙醚层，风干、研磨成细而均匀的分析试样。17液体试样一般比较均匀，取样单元数可以较少；当物料的量较大时，应从不同的位置和深度分别采样，混合均匀后作为分析试样，以保证它的代表性；液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶，一般情况下两者均可使用，但当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃器皿，而要测定试样中微量的金属元素时，则宜选用塑料取样器，以减少容器吸附和产生微量待测组分的影响。2.液体试样18液体试样的化学组成容易发生变化，应立即对其进行测试应采取适当保存措施，以防止或减少在存放期间试样的变化。保存措施有：控制溶液的pH值、加入化学稳定试剂、冷藏和冷冻、避光和密封等以减缓生物作用、水解、氧化还原作用及减少组分的挥发。19根据水的种类不同采样具有多变性：天然水河水—上、中、下（大河：左右两岸和中心线；中小河：三等分，距岸1/3处）；湖水--从四周入口、湖心和出口采样；海水---粗分为近岸和远岸；用水（饮用、工业用、灌溉）排放水生活污水--与作息时间和季节性食物种类有关；工业废水--与产品和工艺过程及排放时间有关。水样2021用泵将气体泵入取样容器；固体吸附剂采样：是让一定量气体通过装有吸附剂颗粒的装置，收集非挥发性物质；过滤法采样：用于收集气溶胶中的非挥发性组分。1）大气试样，根据被测组分在空气中存在的状态(气态、蒸气或气溶胶)、浓度以及测定方法的灵敏度，可用直接法或浓缩法取样。2）贮存于大容器(如贮气柜或槽)内的物料，因密度不同可能影响其均匀性时，应在上、中、下等不同处采取部分试样后混匀。3.气体试样22建筑尘建筑工地冶金尘－除尘设备出口处收集汽车尾气不同来源降尘采集燃煤：烟囱出口处23其组成因部位和时季不同而有较大差异；采样应根据需要选取适当部位和生长发育阶段进行，除应注意有群体代表性外，还应有适时性和部位典型性；鲜样分析的样品，应立即进行处理和分析，生物试样中的酚、亚硝酸、有机农药、维生素、氨基酸等在生物体内易发生转化、降解或者不稳定的成分，一般应采用新鲜样品进行分析。4.生物试样24如水稻样品的采集根系土水稻籽实25生物试样：取肌肉、肝、肾、皮肤、血液、蛋、奶、尿液、血浆、粪便等；对组织样品宜分取一个完整的解剖部分；储存生物材料的容器材料有塑料和玻璃，注意储存期间吸附：塑料易吸附脂溶性组分，玻璃易吸附碱性物质；固体样品制备除一般程序外，还有离心、过滤、防腐和抑制降解等；冷冻干燥法：样品放在冷冻干燥室内，抽真空至1.3-6.5bar（10-50mmHg)，水变成冰，2-3天后冰全部升华，可用于水样的浓缩，植物、动物血清和其它含有易挥发组分的干燥。1）血样：血浆、血清、血液。2）尿样：注意酸败和细菌污染，4℃冷藏和加入氯仿或甲苯防腐。26（一）样品加工工作的依据1、决定样品最低可靠重量的因素1）粒度2）密度3）被测组分含量4）均匀程度5）分析允许误差二、试样的制备272.样品缩分公式Q≥Kda切乔特缩分公式Q≥Kd228例3.有试样20kg，粗碎后最大粒度为6mm左右，设k值为0.2kg.mm-2，应保留的试样量为多少？若此时要求再破碎至试样粒度不能大于2mm，需要继续缩分几次？kgkgkdmQ1021202.762.022即可缩分一次：解：次能满足要求。继续缩分）（，如需破碎至354.38.021108.022.0222nkgkgkdmmmnQ29（二）样品加工程序1）送样量：Q’≥Kd2=nKd2n2可缩分x次后，再粉碎2n≥1直接粉碎n1送样量不够2）湿度3）杂质4）样品加工流程（如下图）：破碎三个阶段：粗、中、细碎加工四个工序：粉碎、过筛、混匀、缩分xKdQn2'230过筛、混均、缩分弃去过筛、混均、缩分粗副样分析试样粗碎中碎弃去粗副样细碎过筛、混匀细副样分析试样31A、碎样（要点：减免正负玷污，防止交叉玷污）A较硬的试样用鄂式扎破碎机B中等硬度的或较软的可用锤磨机C为了把试样进一步磨碎，较硬的用滚磨机，不太硬的用球磨机。3233注意：在破碎过程中常常引起试样组成的改变：1）在粉碎试样的后阶段常常引起试样中水份含量的改变。2）破碎机研磨表面的磨损，使试样中引入某些杂质，对于分析测定某种微量组分，特别值得注意。3）破碎、研磨试样过程中，常常发热，试样温度升高，引起某些挥发性组分的逸去；由于试样粹碎后表面积大大增加，某些组分易被空气氧化，发生化学形态的变化。4）试样中质地坚硬的组分难于破碎，锤击时容易飞溅逸出，较软的组分容易粉碎成粉末而损失。因此，试样只要磨细到能保证组成均匀和容易为试剂所分解即可。34B、过筛（要点：不可弃去难破碎颗粒）先用较粗的筛子，随着试样颗粒逐渐的筛孔目数相应地标准筛35C、混均D、缩分四分法将试样混匀后堆成圆锥，然后压成圆饼状，再用十字板把圆饼分成均匀的四份，取对角的两份合并成一份试样。36（三）样品的玷污及减免1、玷污来源1）破碎机械的玷污2）样品的交叉玷污2、玷污的减免1）选用合理的碎样手段2）避免交叉玷污3）控制粉碎程度37第二节试样的分解本节教学重点：1、明确试样分解的目的和意义。掌握试样分解的一般原理。2、掌握合理选择试样分解方法和分解试剂的一般原则。3、熟悉复杂物质分析中常用的几大类试样分解方法－酸溶、熔融、半熔分解法。了解热分解等其它分解方法（方法原理及应用）。4、掌握根据分解方法和分解对象合理地选择分解器皿的原则。38一、概述（一）试样分解的目的和意义1、目的2、意义1）在复杂物质分析中的重要性2）在以化学分析为主和以仪器分析为主的分析中试样分解步骤的重要性的变化（二）试样分解方法的分类和选择1、分类39(1)（2）其它分解方法干法分解湿式分解法碱熔酸熔包括半熔熔融酸溶水溶)(402、分解方法（分解试剂）的选择1）使试样完全分解或有效分解完全分解：使试样各组分都进入溶液，无残渣有效分解：使试样中待测的组分进入溶液。2）与分离方法衔接3）待测组分不应损失（溅失、挥发等）414）减免试剂引入待测组分或干扰组分5）减免器皿引入正负玷污6）对环境友好7）快速、简便、成本低（三）试样分解方法的发展及微波溶样1、LiBO2熔融2、增压溶样3、聚四氟乙烯器皿（王水和氢氟酸的混合物可在聚四氟乙烯坩埚中分解试样。）4、石墨坩埚（最大的优点是不会由坩埚材料引入干扰组分。）5、微波溶样（原理、应用现状及前景）42微波溶样传统的加热：主要依靠热传导、热对流、热辐射的形式，先加热表面，热量内部进入内部，耗时。微波辐射加热：对物体内部直接加热而达到瞬时加热和快速升温的效果。微波密封溶样技术优点：快速；高效；减少试剂用量；避免试样中某些挥发组分的损失分；可减少分析工作者的劳动强度；分析检出限低。43二、酸溶分解试样概述1、定义：酸溶法是利用酸的酸性、氧化还原性及形成配合物的性质，使试样溶解制成溶液。2、评价1）优点（1）易提纯（2）（除磷酸外）易除去（3）对容器的腐蚀比熔融法小（4）操作简便2）缺点（1）对某些复杂物质（如某些矿物）分解能力差，解决办法：增压分解法（2