第二章 样品采集和制备

January19,2020第二章分析试样的采集与制备第一节分析试样的采取与制备第二节分析试样的预处理January19,2020试样的采取与制备定量分析的一般步骤：试样的预处理干扰组分的掩蔽与分离测定分析结果的计算与评价January19,2020分析试样的采集:指从大批物料中采取少量样本作为原始试样，所采试样应具有高度的代表性，采取的试样的组成能代表全部物料的平均组成。概念:子样:在规定的采样点采集的规定量物料.子样数目:在一个采集对象中应布采集样品点的个数.原始平均试样:合并所采集的子样即得原始平均试样.分析试样:原始试样经制备成供分析用的最终试样.第一节分析试样的采取与制备January19,2020现场勘查并收集资料了解采样对象的特性及周围环境等。保证试样的代表性采样量符合要求根据试样性质、测定要求合理保存避免待测组分的形态、价态、含量等发生变化。注意问题：采样记录、采样安全一、采取试样的一般原则January19,2020二、固体试样的采取由于试样多样化，采样对象不同，采样方法也不相同.研究目的：选取尽可能少的样本，而使所得到的结果又能最大程度的反映被研究对象的总体的特征主要从：采取子样数和采样量考虑。采取子样数：子样数目、采样点的布设January19,2020•采样工具:1.采样铲（手铲）：适用物料堆的采取见图1-1。2.采样探子：末端开口采样探子：用于粉末、小颗粒、小晶体样品采取见图1-2。气动采样探子：用于粉末、小颗粒、松散样品采取见图1-3。3.采样钻：坚固样品的采样。4.气动和真空探针：（类似于探子）用于粉末、小颗粒、松散样品采样。January19,2020January19,2020采样程序:•1.确定采取的样品数：•采取子样数目：根据物料性质（如：煤，灰分）和物料总量来确定•2.确定样品的量•①至少满足三次重复测定的样品量•②必须满足备考样品所需量•③如需预处理，应满足所需量•3．确定采样方法•不同状态有不同方法。如堆积物料、物料流等。January19,2020（一）矿石试样1、采样点的布设例：磷矿石：根据存在形态、硬度、组成、堆放情况；从不同部位、深度取样。汽车：五个点，800-2000g火车：＜30t8个点＞30t11个点船舶：＜100t同火车≥100t20个点100t＜M＜200t30个点物料堆：M＜50t5~10个点＞50t20个点January19,20201～2mh=0.3mm=5kg0.5m料堆上采样点的分布采取子样数目：根据物料性质（如：煤，灰分）和物料总量来确定January19,20202、固体试样湿存水去除原因：干基湿存水：固体表面及孔隙中，吸附的水分。方法：100-105℃烘干，时间、温度根据试样性质决定例：氯化铵100-105℃过磷酸钙99-101℃January19,20203、固体试样的制备从采取的固体试样制备成少量且高度均匀的分析试样的过程称为试样的制备。试样的制备一般需要经过破碎、过筛、混合、缩分等步骤。January19,2020固体试样制备：破碎过筛混匀缩分破碎可分为粗碎、中碎、细碎和研磨4个阶段。根据实验室样品的颗粒大小、破碎的难易程度，可采用人工或机械的方法逐步破碎，直至达到规定的粒度。物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛子为止(一般要求试样过100-200目筛。)混匀法通常有铁铲法或环锥法、掀角法，机械混匀器。在不改变物料的平均组成的情况下，逐步缩小试样量的过程。常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。January19,2020粗碎过筛混匀缩分弃去中碎分析试样细碎过筛混匀缩分过筛混匀缩分弃去细副样粗副样一般试样加工流程：从原始物料中采集的试样，一般数量较多，粒度较大，在制样过程中要根据样品的性质、原始质量、分析要求进行加工，有时要按上述四个程序反复进行，直至将送检样加工成符合分析要求的分析试样，分取数十克送实验室分析用，余下保存副样，以备检查分析，为此，为确保加工时省时省力、又符合要求，就要制定一个科学的样品加工流程图。January19,2020aKdmm：试样的最小质量（kg）d：样品颗粒的最大直径（mm）K,a：经验常数由实验室求得一般：k：在0.02~1之间，样品越不均匀，k值越大a=1.8~2.5采集量的经验计算公式：缩分依据：地质部门：a=22kdmJanuary19,2020采集量：物料的颗粒越大，则最低采样量品越多；样品越不均匀，最低采样量也越多。因此，对块状物料，应在破碎后再采样。要求：理查德-切乔特公式2kdmJanuary19,2020例：采集某矿石样品时，若此矿石的最大颗粒直径为20mm，k值为0.06kg/mm2，问最少采取多少千克试样才具有代表性？解：根据理查德-切乔特公式m≥0.06kg/mm2×(20mm)2＝24kg如果将上述矿石最大颗粒破碎至4mmm≥0.06kg/mm2×(4mm)2＝0.96kg≈1kg结论：样品的颗粒越大，采样量越大January19,2020例：有试样20Kg，粗碎后最大粒度为6mm左右，设K值为0.2，问应缩分几次？如缩分后，再破碎至全部通过10号筛，问应再缩分几次？•d≈6mmm≥0.2kg.mm-2×(6mm)2即m≥0.8kg20kg×1/2=10kg缩分一次破碎至全部通过10号筛后•d≈2mmm≥0.2kg.mm-2×(2mm)2将10kg试样连续缩分三次,10kg×(1/2)3=1.25kg即m≥7.2kgmQ≥kd2例：有试样20Kg，粗碎后最大粒度为6mm左右，设K值为0.2，问应缩分几次？如缩分后，再破碎至全部通过10号筛，问应再缩分几次？解：1）2）m×(1/2)n≥Kd2January19,2020试样制备结果：对分析试样粒度的要求与试样分解的难易程度等因素有关。经最后缩分得到的试样一般为20～30g（可根据需要或少或多些），有的还需要在玛瑙研钵中充分研细，使样品最终全部通过100~200(0.074mm)目筛。January19,2020（二）土壤试样（了解）1.采样点的布设2.采样时间3.采样深度4.采样量5.保存January19,2020（二）土壤试样（了解）1.采样点的布设依据地形地貌和采样地块大小而定。有：梅花形、棋盘式、蛇形等2.采样时间依据分析内容来确定。3.采样深度依据作物的根系来确定。January19,2020（二）土壤试样（了解）4.采样量根据分析项目确定，一般要求1kg左右。5.保存依据测定项目，有些需要新鲜土壤（如挥发酚、氨氮和氰化物等不稳定组分）；其它多数需要风干的土样。风干时注意：除去植物根茎、叶片、石砾等；避免阳光直射、落入灰尘等。容器：玻璃、聚乙烯，避光、干燥、清洁。January19,2020（三）金属试样(了解)经高温熔炼，比较均匀，钢片可任取。对钢锭和铸铁，钻取几个不同点和深度取样，将钻屑置于冲击钵中捣碎混匀作分析试样。（四）自袋、罐、桶中采集粉末装物料样品(了解)通常采用取样钻。取样钻为钻身750mm，外径18mm，槽口宽12mm，下端30角锥的不锈钢管或铜管取样时，将取样钻由袋（罐、桶）口的一角沿对角线插入袋（罐、桶）内的1/3～3/4处，旋转180后抽出，刮出钻槽中物料作为一个子样。January19,2020三、液体试样的采取和保存（了解）1、采样点的布设（液体的分布特点、均匀程度）根据监测目的、液体试样的利用情况、均匀性等确定。生活污水：总排污口、排污管线入河（海）口、污水处理厂进出口自来水：打开龙头，放水一段时间再取样。采样阀采样，注意排尽滞留在阀口的物料。地表水：根据监测目的、液体试样的利用情况、均匀性等确定。January19,20203、水样保存2、采样设备（不挥发、不沉淀、不变质）水桶、采样勺、采样瓶、采样管等材质：塑料或玻璃注意：贮水容器（玻璃、聚乙烯、石英）贮存时间（72h,48h,12h）保存方法目的：——代表性January19,2020瓣阀式筒状取样器任意采样器加重型采样器三酸采样器适用于采集硫酸、盐酸、硝酸等腐蚀BTB型不沾油取样桶/不沾油采样筒/采样筒/取样筒January19,2020表面采样勺:表面采样勺适合于表面样品的采集，如：成品油、酸碱盐等化工产品、自来水、污水等。表面采样勺材质不锈钢、尼龙等。可根据不同的液体选取不同材质的表面采样勺。表面采样勺规格：容积500mL、杆长1m。表面采样勺特点：使用方便、易于清洗、便于携带等。水质采样笼•槽车采样管:•可采集整个深度的液体不搅拌样品。•材质有机玻璃、不锈钢、黄铜。规格：长度3000mm。January19,2020四、气体试样的采取2、采样方法（依据存在状态、浓度、方法灵敏度确定）•同时多点布设•考虑人口密度1、采样点的布设原则（气体的特点，受影响因素较多）•开阔地带、呼吸带•污染源主导风向下风多布点•直接采样法•浓缩采样法•溶液吸收法•固体阻流法•低温冷凝法（待测物浓度过高）（待测物浓度低）January19,2020材质有不锈钢、铝合金；压力表；两端不锈钢阀注意：严禁超压采样钢瓶常见的采样装置:January19,2020活塞式气体采集器:是将一定量的气体抽入到检测管内的装置。通过抽气手柄，是采集器内腔形成真空状态，这样气体就可以将被测气体从插入到采集器嵌入口的检测管内通过，实现气体与检测剂的反应，进行测试。January19,2020最新型式的取样球胆带有喉管的气体取样球胆。采样球胆-2LJanuary19,2020采样袋空气采样装置January19,2020五生物试样的采取和制备（了解）生物试样通常包含哪些？植物——花、叶、经、根、种子动物——体液（尿、血等）、毛发、肌肉、组织器官微生物待分析的组分：植物体内的营养成分、农药残留动物体内的药物及代谢产物、糖类、固醇类等等January19,2020植物试样的采取和制备：采样根据分析测试的目的和要求采样（不同发育阶段、不同部位）采样量：干重1kg，湿重5kg制备：新鲜——；干样——。动物试样的采取和制备：血液、尿液、毛发和指甲January19,2020第二节分析试样的预处理—将固体试样处理成溶液，或将组成复杂的试样处理成简单、便于分离和测定的形式，为各组分的分析操作创造最佳条件。分解试样的目的January19,2020分解试样的基本要求：•1、试样分解要完全，并力求在较短的时间完成。•2、不损失：待测组分。•3、不引入：与待测组分相同的物质；对待测组分测定引起干扰的物质。•4、选择的试样分解方法应与组分的测定方法相适应。•5、根据溶（熔）剂的性质选择合适的器（如坩埚、容器等）。January19,2020一、无机试样分解常用的分解方法有溶解法、熔融法和烧结法溶解法又称湿法分解法；熔融法和烧结法又称干分解法。二者各有其优缺点。试样湿法分解的原理：1、试样晶体的溶解性2、溶剂的性质3、试样与溶剂的相互作用试剂选择原则：水→酸（先单一，后混酸）→碱→干法（熔融、烧结）January19,2020（一）溶解法•1、水溶法•水：良好溶剂且廉价易得。•分解:碱金属盐、大多数碱土金属盐、铵盐、无机卤化物等。•2、酸溶法：酸性、氧化还原性、形成络合物（1）．盐酸（HCl）(4)．磷酸（H3PO4）(2)．硝酸（HNO3）(5)．高氯酸（HClO4）(3)．硫酸（H2SO4）（6)．氢氟酸（HF）January19,2020•常用酸的性质、及可分解的物质：盐酸HCl:性质:无色液体，最高沸点：108.6℃（含HCl20.2%）市售37%，d=1.185，M=12.0mol/L分解作用:H+的作用；Cl-的配位作用；与H2O2，KClO3、HNO3联用；Cl-与Ge，As(Ⅲ)生成挥发性氯化物而分解试样可分解的物质:MO;MS;MCO3;软锰矿、赤铁矿等注意事项:仪器：用玻璃、塑料、陶瓷、石英等。不宜用：Ag、Au、Pt等January19,2020无机物的分解溶解溶剂适用对象备注盐酸弱酸盐：碳酸盐、磷酸