第2章分析試樣的采集與制備

1、第2章分析試樣的采集與制備第2章分析試樣的采集與制備22.1 試樣的采集試樣的采集 分析的任務是從大批物料中確定某種或某些組分的平均分析的任務是從大批物料中確定某種或某些組分的平均質(zhì)量分數(shù)。質(zhì)量分數(shù)。分析化學過程：分析化學過程：1 試樣的采集、處理與分解；試樣的采集、處理與分解；2 分離與富集；分離與富集；3 分析測定；分析測定；4 結(jié)果的計算和數(shù)據(jù)的評價。結(jié)果的計算和數(shù)據(jù)的評價。第第2章章 分析試樣的采集與制備分析試樣的采集與制備第2章分析試樣的采集與制備3整批物料中組分平均含量區(qū)間為整批物料中組分平均含量區(qū)間為: m m: 整批物料中組分平均含量，整批物料中組分平均含量， : 為試樣中組分

2、平均含量，為試樣中組分平均含量， t: 與測定次數(shù)和置信度有關(guān)的統(tǒng)計量，與測定次數(shù)和置信度有關(guān)的統(tǒng)計量， s s: 各個試樣單元含量標準偏差的估計值，各個試樣單元含量標準偏差的估計值，n: 采樣單元數(shù)采樣單元數(shù)tXnsm2tnEsEXm采樣單元數(shù)采樣單元數(shù)若測量誤差很小若測量誤差很小, 分析結(jié)果的誤差主要是由采樣引起的。分析結(jié)果的誤差主要是由采樣引起的。其中：其中：EXm采樣公式采樣公式: 第2章分析試樣的采集與制備4 例：一批物料總共例：一批物料總共400捆，各捆間標準偏差的估計值捆，各捆間標準偏差的估計值為為0.40%，如果允許誤差為，如果允許誤差為0.30%，假定測定的置信水，假定測定的

3、置信水平為平為90%，試計算采樣時的基本單元數(shù)。，試計算采樣時的基本單元數(shù)。 2211.64 0.40%4.850.30%tnEs222.02 0.40%7.380.30%n231.94 0.40%6.770.30%n241.90 0.40%6.470.30%n解：先假設采樣單元數(shù)為解：先假設采樣單元數(shù)為，P=90% 查表可知查表可知 tn=6時，查表時，查表t=2.02，則，則n=7時，查表時，查表t=1.94，則，則n=8時，查表時，查表t=1.90，則，則故采樣時的基本單元數(shù)為故采樣時的基本單元數(shù)為7。第2章分析試樣的采集與制備5 分析所用試樣的取小質(zhì)量，取決于試樣的粒度，分析所用試樣的

4、取小質(zhì)量，取決于試樣的粒度，用以下經(jīng)驗公式（切喬特公式）確定：用以下經(jīng)驗公式（切喬特公式）確定： mQ 樣品的最低可靠質(zhì)量（樣品的最低可靠質(zhì)量（kg） k 縮縮分系數(shù)（取決于物料特性）分系數(shù)（取決于物料特性） 通常為通常為0.051 kg mm-2d 樣品最大顆粒直徑（樣品最大顆粒直徑（mm）mQkd21 試樣量的確定試樣量的確定2.1.1 固體（態(tài)）物料試樣的采集固體（態(tài)）物料試樣的采集第2章分析試樣的采集與制備6例：例：有試樣有試樣20 kg，粗碎后，最大粒度為，粗碎后，最大粒度為6 mm左右，設左右，設 k為為 0.2 kg mm-2， 問應縮分幾次？如縮分后，再破問應縮分幾次？如縮分后

5、，再破碎至全部通過碎至全部通過10號篩，問應縮分幾次？號篩，問應縮分幾次？解：解：kgmQ276202.縮分一次后剩余樣品為：縮分一次后剩余樣品為：kgkg2 . 7102120故縮分一次就夠了。故縮分一次就夠了。若再破碎至全部通過若再破碎至全部通過10號篩，此時，粒度小于號篩，此時，粒度小于2 mm，kgmQ802202.若縮分三次，剩余樣品為：若縮分三次，剩余樣品為：kg25121103.第2章分析試樣的采集與制備72 物料流中采樣物料流中采樣 隨運送工具運轉(zhuǎn)中的物料，稱之為物料流。在物料流中隨運送工具運轉(zhuǎn)中的物料，稱之為物料流。在物料流中采樣，通常采用舌形鏟，一次橫斷面采取一個子樣。采樣

6、應采樣，通常采用舌形鏟，一次橫斷面采取一個子樣。采樣應按照左、中、右進行布點，然后采集。在橫截皮帶運輸機采按照左、中、右進行布點，然后采集。在橫截皮帶運輸機采樣時，采樣器必須緊貼皮帶，而不能懸空鏟取物料。樣時，采樣器必須緊貼皮帶，而不能懸空鏟取物料。3 運輸工具中采樣運輸工具中采樣當車皮容量為當車皮容量為30t以下，沿斜線方向，采用三點采樣；以下，沿斜線方向，采用三點采樣； 當車皮容量為當車皮容量為40t或或50t時，采用四點采樣；時，采用四點采樣；當車皮容量為當車皮容量為50t以上時，采用五點采樣。以上時，采用五點采樣。第2章分析試樣的采集與制備8123124312345商品煤采樣點圖：商品

7、煤采樣點圖：30t以下以下50t以上以上40t50t第2章分析試樣的采集與制備94 物料堆中采樣物料堆中采樣 進廠的成批物料，如果在運輸過程中沒有取樣，進廠后進廠的成批物料，如果在運輸過程中沒有取樣，進廠后可在分批存放的料堆上取樣?？稍诜峙娣诺牧隙焉先?。 其方法是：在料堆的周圍，從其方法是：在料堆的周圍，從地面起每隔地面起每隔0.5 m左右，用鐵鏟劃左右，用鐵鏟劃一橫線，然后每隔一橫線，然后每隔12 m劃一豎線，劃一豎線，間隔選取橫豎線的交叉點作為取樣間隔選取橫豎線的交叉點作為取樣點，如圖所示。在取樣點取樣時，點，如圖所示。在取樣點取樣時，用鐵鏟將表面刮去用鐵鏟將表面刮去0.1 m，深入，

8、深入0.3 m挖取一個子樣的物料量，每個子挖取一個子樣的物料量，每個子樣的最小質(zhì)量不小于樣的最小質(zhì)量不小于5 kg。最后合。最后合并所采集的子樣。并所采集的子樣。0.5 m12 m圖圖2-4 堆料上采樣點的分布堆料上采樣點的分布第2章分析試樣的采集與制備10 10 mm玻璃管玻璃管如采取水樣如采取水樣水管中或有泵水井中的水樣水管中或有泵水井中的水樣（先放水（先放水510 min)池、江、河中的水樣池、江、河中的水樣二、液態(tài)物料試樣的采集二、液態(tài)物料試樣的采集（一）流動著的液體物料（一）流動著的液體物料（二）貯罐（瓶）中的物料（二）貯罐（瓶）中的物料1. 大貯罐中物料試樣的采集大貯罐中物料試樣的

9、采集2. 小貯罐、桶或瓶中物料試樣的采集小貯罐、桶或瓶中物料試樣的采集第2章分析試樣的采集與制備11第2章分析試樣的采集與制備125. 大氣樣品的采取大氣樣品的采取距地面距地面50180 cm注意：采樣前，所用容器及通路須洗凈，注意：采樣前，所用容器及通路須洗凈，再用要采取的液體或氣體沖洗數(shù)次或使再用要采取的液體或氣體沖洗數(shù)次或使之干燥，然后取樣。之干燥，然后取樣。三、氣態(tài)物料試樣的采集三、氣態(tài)物料試樣的采集1. 常壓氣體物料試樣的采集常壓氣體物料試樣的采集3. 正壓狀態(tài)氣體物料試樣的采集正壓狀態(tài)氣體物料試樣的采集4. 超低負壓狀態(tài)氣體物料試樣的采集超低負壓狀態(tài)氣體物料試樣的采集2. 低負壓狀

10、態(tài)氣體物料試樣的采集低負壓狀態(tài)氣體物料試樣的采集第2章分析試樣的采集與制備13一、破碎一、破碎第二節(jié)第二節(jié) 試樣的制備試樣的制備 從實驗室樣品到分析試樣的這一處理過程稱為試樣的制備。從實驗室樣品到分析試樣的這一處理過程稱為試樣的制備。試樣的制備一般需要經(jīng)過破碎、過篩、混合、縮分等步驟。試樣的制備一般需要經(jīng)過破碎、過篩、混合、縮分等步驟。 破碎可分為粗碎、中碎、細碎和粉碎破碎可分為粗碎、中碎、細碎和粉碎4個階段。根據(jù)實驗室個階段。根據(jù)實驗室樣品顆粒大小、破碎的難易程度，可采用人工或機械的方法逐樣品顆粒大小、破碎的難易程度，可采用人工或機械的方法逐步破碎，直至達到規(guī)定的粒度。步破碎，直至達到規(guī)定的

11、粒度。破碎工具：破碎工具：鍔式破碎機、輥式破碎機、圓盤破碎機、球磨機、鋼臼、鍔式破碎機、輥式破碎機、圓盤破碎機、球磨機、鋼臼、鐵錘、研缽等。鐵錘、研缽等。第2章分析試樣的采集與制備14二、過篩二、過篩 物料在破碎過程物料在破碎過程中，每次磨碎后均需中，每次磨碎后均需過篩，未通過篩孔的過篩，未通過篩孔的粗粒再磨碎，直至樣粗粒再磨碎，直至樣品全部通過指定的篩品全部通過指定的篩子為止（易分解的試子為止（易分解的試樣過樣過170目篩，難分目篩，難分解的試樣過解的試樣過200目目篩）。篩）。第2章分析試樣的采集與制備15 篩號篩號(網(wǎng)目網(wǎng)目)361020406080 篩孔直徑篩孔直徑/mm 6.723.

12、362.000.830.420.250.177 篩號篩號(網(wǎng)目網(wǎng)目)100120140200230270325 篩孔直徑篩孔直徑/mm 0.149 0.125 0.074 0.074 0.063 0.053 0.042 篩孔（網(wǎng)目）指篩孔（網(wǎng)目）指1 1英寸篩底長度內(nèi)的篩孔數(shù)。英寸篩底長度內(nèi)的篩孔數(shù)。 篩孔直徑按美國標準。篩孔直徑按美國標準。表表2-3 標準篩的篩號及孔徑大小標準篩的篩號及孔徑大小第2章分析試樣的采集與制備16三、混勻三、混勻混勻法通常有鐵鏟法或環(huán)錐法、掀角法?；靹蚍ㄍǔＳ需F鏟法或環(huán)錐法、掀角法。 鐵鏟法或環(huán)錐法常用于手工混合大量實驗室樣品。如鐵鐵鏟法或環(huán)錐法常用于手工混合大量

13、實驗室樣品。如鐵鏟法是在光滑而干凈的混凝土或木制平臺上，用鐵鏟將物料鏟法是在光滑而干凈的混凝土或木制平臺上，用鐵鏟將物料往一中心堆積成一圓錐，然后從錐底一鏟一鏟將物料鏟起，往一中心堆積成一圓錐，然后從錐底一鏟一鏟將物料鏟起，重新堆成另一個圓錐，來回翻倒數(shù)次。操作時物料必須從錐重新堆成另一個圓錐，來回翻倒數(shù)次。操作時物料必須從錐堆頂部自然灑落，使樣品充分混合均勻。堆頂部自然灑落，使樣品充分混合均勻。也可采用機械混勻器進行混勻。也可采用機械混勻器進行混勻。四、縮分四、縮分 縮分是在不改變物料的平均組成的情況下，逐步縮小試樣縮分是在不改變物料的平均組成的情況下，逐步縮小試樣量的過程。量的過程。 常用

14、的有錐形四分法、正方形挖取法和分樣器縮分法。常用的有錐形四分法、正方形挖取法和分樣器縮分法。第2章分析試樣的采集與制備171. 分樣器分樣器(riffler)縮分法縮分法 分樣器為中間有一個四分樣器為中間有一個四條支柱的長方形槽，槽低并條支柱的長方形槽，槽低并排焊著一些左右交替用隔板排焊著一些左右交替用隔板分開的小槽（一般不少于分開的小槽（一般不少于10個且須為偶數(shù)），在下面的個且須為偶數(shù)），在下面的兩側(cè)有承接樣槽。將樣品倒兩側(cè)有承接樣槽。將樣品倒入后，即從兩側(cè)流入兩邊的入后，即從兩側(cè)流入兩邊的樣槽內(nèi)，把樣品均勻地分成樣槽內(nèi)，把樣品均勻地分成兩份，其中的一份棄去，另兩份，其中的一份棄去，另一份

15、再進一步磨碎、過篩和一份再進一步磨碎、過篩和縮分?？s分。第2章分析試樣的采集與制備182. 堆錐四分法堆錐四分法(coning and quartering) 將混合均勻的樣品堆成圓錐形，用鏟子將錐頂壓平成截將混合均勻的樣品堆成圓錐形，用鏟子將錐頂壓平成截錐體，通過截而圓心將錐體分成四等份，棄去任一相對兩等錐體，通過截而圓心將錐體分成四等份，棄去任一相對兩等份。份。第2章分析試樣的采集與制備193. 正方形挖取法正方形挖取法 將混勻的樣品鋪成正方形的均勻薄層，用直尺或特制的木將混勻的樣品鋪成正方形的均勻薄層，用直尺或特制的木格劃分成若干個小正方形。用小鏟子將每一定間隔內(nèi)的小正方格劃分成若干個小

16、正方形。用小鏟子將每一定間隔內(nèi)的小正方形中的樣品全部取出，放在一起混合均勻。其余部分棄去或留形中的樣品全部取出，放在一起混合均勻。其余部分棄去或留作副樣保管。作副樣保管。圖圖2-17 正方形法縮分正方形法縮分第2章分析試樣的采集與制備20將固體試樣處理成溶液將固體試樣處理成溶液, ,或?qū)⒔M成復雜的試樣處理成或?qū)⒔M成復雜的試樣處理成簡單、便于分離和測定的形式，為各組分的分析操作簡單、便于分離和測定的形式，為各組分的分析操作創(chuàng)造最佳條件。創(chuàng)造最佳條件。具體處理具體處理方法方法:A. 溶解法：溶解法：B. 熔融法（分解法）：熔融法（分解法）：第三節(jié)第三節(jié) 試樣的分解試樣的分解目的：目的：C. 半熔法

17、：半熔法：是指熔融物呈燒結(jié)狀態(tài)的一種是指熔融物呈燒結(jié)狀態(tài)的一種熔樣方法。熔樣方法。a 分解應完全徹底，使待測組分完全轉(zhuǎn)入溶液；分解應完全徹底，使待測組分完全轉(zhuǎn)入溶液；b 不引入被測組分或干擾組分不引入被測組分或干擾組分要求：要求：第2章分析試樣的采集與制備21 堿：堿：NaOH一、溶解法：一、溶解法：溶劑：溶劑：H2O； HCl； HNO3；H2SO4； H3PO4； HClO4； HF；王水；王水 （必要時用混合酸）（必要時用混合酸）用水或用酸、堿依次處理分析試樣用水或用酸、堿依次處理分析試樣第2章分析試樣的采集與制備22酸性溶劑：酸性溶劑：K2S2O7； KHSO4 用于熔解堿性氧化物礦石

18、用于熔解堿性氧化物礦石堿性熔劑：堿性熔劑：Na2CO3； NaOH； Na2O2 用于熔解酸性氧化物礦石用于熔解酸性氧化物礦石常用溶劑常用溶劑二、二、 熔融法（分解法）：熔融法（分解法）： 將分析試樣與固體熔劑混勻后，置入特定的容器（坩堝將分析試樣與固體熔劑混勻后，置入特定的容器（坩堝等），在高溫下熔融反應，分解試樣，冷卻后，再用水或酸浸等），在高溫下熔融反應，分解試樣，冷卻后，再用水或酸浸取，制備分析試液。取，制備分析試液。第2章分析試樣的采集與制備23熔劑熔劑試樣試樣 坩堝材料坩堝材料 碳酸鈉碳酸鈉硅酸鹽、粘土、高嶺土、碳酸鹽、磷酸硅酸鹽、粘土、高嶺土、碳酸鹽、磷酸鹽、氟化物等鹽、氟化物等

19、鉑鉑氫氧化鈉氫氧化鈉硅酸鹽、粘土、耐火材料、黑鎢礦硅酸鹽、粘土、耐火材料、黑鎢礦鐵、鎳、銀鐵、鎳、銀過氧化鈉過氧化鈉幾乎所有礦石（鉬礦、鉻鐵礦、黑鎢礦、幾乎所有礦石（鉬礦、鉻鐵礦、黑鎢礦、鋯英石等）鋯英石等）鋯、鎳、墨鋯、鎳、墨銨鹽銨鹽方鉛礦、黃鐵礦、硫化礦等方鉛礦、黃鐵礦、硫化礦等瓷、瓷、TFE、鉑、鉑KHSO4與與K2S2O7鈮、鉭酸鹽，鈮、鉭酸鹽，F(xiàn)e、Ti、Al氧化物礦氧化物礦瓷、石英、鉑瓷、石英、鉑KHF2與與NH4HF2鋯石、綠柱石、鈮鉭酸鹽鋯石、綠柱石、鈮鉭酸鹽鉑、銀鉑、銀偏硼酸鋰偏硼酸鋰巖石，硅酸鹽，土壤，陶瓷，鋼渣等巖石，硅酸鹽，土壤，陶瓷，鋼渣等 石墨，鉑石墨，鉑 第2章分

20、析試樣的采集與制備24又稱為燒結(jié)法，它是在低于熔點的溫度下，使試樣與又稱為燒結(jié)法，它是在低于熔點的溫度下，使試樣與熔劑發(fā)生反應。通常在瓷坩堝中進行。常用熔劑發(fā)生反應。通常在瓷坩堝中進行。常用MgO或或ZnO與一定比例的與一定比例的Na2CO3混合物作為熔劑混合物作為熔劑用來分解鐵礦及煤中的硫。其中用來分解鐵礦及煤中的硫。其中MgO、ZnO的作用在的作用在于其熔點高，可以預防于其熔點高，可以預防Na2CO3在灼燒時熔合，而保持在灼燒時熔合，而保持松散狀態(tài)，使礦石氧化得更快、更完全，反應產(chǎn)生的松散狀態(tài)，使礦石氧化得更快、更完全，反應產(chǎn)生的氣體容易逸出。氣體容易逸出。碳酸鈉與氯化銨也用于半熔融分解的

21、溶劑。熔劑與試碳酸鈉與氯化銨也用于半熔融分解的溶劑。熔劑與試樣混勻置于鐵樣混勻置于鐵(或者鎳或者鎳) 坩堝內(nèi)，在坩堝內(nèi)，在750-800左右半熔左右半熔融。主要用于硅酸鹽中融。主要用于硅酸鹽中 K+、Na+的測定等。的測定等。3 半熔法半熔法第2章分析試樣的采集與制備25適于分解有機物或生物試樣，以便測定其中的金屬元素、硫適于分解有機物或生物試樣，以便測定其中的金屬元素、硫及鹵素元素的含量。及鹵素元素的含量。將試樣置于馬弗爐中加熱燃燒將試樣置于馬弗爐中加熱燃燒( (一般為一般為400700)分解，大氣分解，大氣中的氧起氧化劑的作用，燃燒后留下無機殘余物。殘余物通中的氧起氧化劑的作用，燃燒后留下

22、無機殘余物。殘余物通常用少量濃鹽酸或熱的濃硝酸浸取，然后定量轉(zhuǎn)移到玻璃容常用少量濃鹽酸或熱的濃硝酸浸取，然后定量轉(zhuǎn)移到玻璃容器中器中氧瓶燃燒法：氧瓶燃燒法：將有機藥物在充滿氧氣的燃燒瓶中進行燃燒，將有機藥物在充滿氧氣的燃燒瓶中進行燃燒，燃燒產(chǎn)物被吸入吸收液后，再采用適宜的分析方法來檢查或燃燒產(chǎn)物被吸入吸收液后，再采用適宜的分析方法來檢查或測定鹵素或硫等元素的含量。測定鹵素或硫等元素的含量。 4 干式灰化法干式灰化法第2章分析試樣的采集與制備26低溫灰化法低溫灰化法 用射頻放電來產(chǎn)生活性氧游離基，這種游離基的用射頻放電來產(chǎn)生活性氧游離基，這種游離基的活性很強，能在低溫下（活性很強，能在低溫下（1

23、00）分解有機物和生物）分解有機物和生物物質(zhì)。物質(zhì)。干式灰化法的優(yōu)點是不需加入或只加入少量試劑，這干式灰化法的優(yōu)點是不需加入或只加入少量試劑，這樣避免了由外部引入的雜質(zhì)，而且方法簡便。樣避免了由外部引入的雜質(zhì)，而且方法簡便。缺點是因少數(shù)元素（缺點是因少數(shù)元素（C,I,Br,Hg)揮發(fā)或器皿壁上玷附揮發(fā)或器皿壁上玷附金屬而造成損失金屬而造成損失 。 第2章分析試樣的采集與制備27第2章分析試樣的采集與制備28 將試樣與硝酸和硫酸混合物一起置于克氏燒瓶內(nèi)，將試樣與硝酸和硫酸混合物一起置于克氏燒瓶內(nèi)，煮解，硝酸能破壞大部分有機物和被蒸發(fā)，最后剩余煮解，硝酸能破壞大部分有機物和被蒸發(fā)，最后剩余硫酸冒濃

24、厚的硫酸冒濃厚的SO3白煙時，在燒瓶內(nèi)進行回流，溶液白煙時，在燒瓶內(nèi)進行回流，溶液變?yōu)橥该髯優(yōu)橥该饔皿w積比為用體積比為3:1:1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物進的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物進行消化，能收到更好的效果行消化，能收到更好的效果 濕式消化法的優(yōu)點是速度快，缺點是因加入試劑而引濕式消化法的優(yōu)點是速度快，缺點是因加入試劑而引入雜質(zhì)，盡可能使用高純度的試劑入雜質(zhì)，盡可能使用高純度的試劑 5 濕式灰化法濕式灰化法第2章分析試樣的采集與制備29高壓分解技術(shù)高壓分解技術(shù) 將試樣和試劑置于密封反應器將試樣和試劑置于密封反應器（PTFE)中加熱，高溫高壓，酸活性增強中加熱，高溫高壓，酸活性增強提高了酸

25、分解能力，酸用量少提高了酸分解能力，酸用量少有效防止易揮發(fā)元素損失有效防止易揮發(fā)元素損失污染小污染小對試樣粒度大小要求不嚴格（對試樣粒度大小要求不嚴格（1mm左右）左右）缺點：溫度小于缺點：溫度小于250 ；樣重??；難分解試樣可能不；樣重?。浑y分解試樣可能不完全；密封完全；密封第2章分析試樣的采集與制備30微波（微波（0.75-3.75mm)0.75-3.75mm)輔助消解法輔助消解法利用試樣和適當?shù)娜芾迷嚇雍瓦m當?shù)娜? (熔熔) )劑吸收微波能產(chǎn)生熱量加熱試樣，劑吸收微波能產(chǎn)生熱量加熱試樣，微波產(chǎn)生的交變磁場使介質(zhì)分子極化，極化分子在高頻磁場微波產(chǎn)生的交變磁場使介質(zhì)分子極化，極化分子在高頻磁場交替排列導致分子高速振蕩，使分子獲得高的能量，