分析試樣采集與處理

1、關(guān)于分析試樣的采集及處理第1頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四1分析試樣的采集及處理第2頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四2定量分析的一般步驟：取樣試樣預(yù)處理測定數(shù)據(jù)處理結(jié)果表示分離富集第3頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四3分析試樣的采集及處理本章主要內(nèi)容1 試樣的采集2 試樣的制備3 試樣的分解第4頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四4本章重點與難點重點掌握： 固體試樣的取樣原則和方法 一步取樣公式的理解和應(yīng)用 試樣分解的一般原則和方法難點： 根據(jù)試樣的組成特性、待測組分的性質(zhì)及分析目的，選擇合適

2、的取樣和分解方法第5頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四51 試樣的采集學(xué)習(xí)要求： 學(xué)會應(yīng)用采樣公式確定采樣點和平均試樣采取量 掌握不同樣品的采樣原則和方法第6頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四6試樣的采集: 指從大批物料中采取少量樣本作為原始試樣，所采試樣應(yīng)具有高度的代表性，采取的試樣的組成能代表全部物料的平均組成。 第7頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四7取樣是定量分析中的第一步；取樣的基本原則：具有代表性；取樣的基本步驟： (1) 收集粗樣(原始試樣)； (2) 將每份粗樣混合或粉碎、縮分， 減少至適合分析所需的數(shù)量；

3、 (3) 制成符合分析用的試樣。1.1 采樣原則和方案第8頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四8 正確取樣應(yīng)滿足以下要求：1. 大批試樣(總體)中所有組成部分都有同等的被采集的幾率；2.將 n 個單元的試樣徹底混合；3.根據(jù)給定的準(zhǔn)確度，采取有次序的或隨機的取樣，使取樣費用盡可能低。第9頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四9隨機抽取了10個樣品，三種分析方案：測定十次混合后取1/10分析一次混合各測一次方案一方案二方案三 方案一、方案三所得結(jié)果的精密度相當(dāng)；但后者的測定次數(shù)僅是前者的3/10。第10頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，

4、星期四101.2 采樣記錄 物料名稱、來源、編號、數(shù)量、包裝情況、存放環(huán)境、采樣部位、所采樣品數(shù)量和樣品量、采樣日期、采樣人等。第11頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四111.3 采樣技術(shù)1.3.1 采樣誤差隨機誤差系統(tǒng)誤差無法避免、但可以盡可能地減小必須盡力避免第12頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四121.3.2 物料的類型按特性值變異性類型分類第13頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四13 組成很不均勻的物料： 礦石、煤炭、土壤等：大小、硬度、組成均有較大差異。堆積時，大小分布不均，圖中結(jié)點取樣。 平均試樣采取量Q（k

5、g）與試樣的均勻度、粒度、易破碎度有關(guān)，可按切喬特采樣公式估算：Q = K d a.1.4 采樣數(shù)和采樣量 K在0.02-1之間；a在1.8-2.5之間，地質(zhì)部門直接把它規(guī)定為2.第14頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四14d: 試樣中最大顆粒的直徑，mm；K：表征物料特性的縮分系數(shù)；均勻鐵礦石：K = 0.020.3; 不均勻：K = 0.52.0; 煤碳：K = 0.30.5。 平均試樣采取量Q（kg）與試樣的均勻度、粒度、易破碎度有關(guān)，可按切喬特采樣公式估算：Q = K d 2第15頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四15取樣點的選擇：1、對

6、分析結(jié)果的準(zhǔn)確度要求越高，即E越小，采樣單元數(shù)n越大；2、物料越不均勻， s 越大，采樣單元數(shù)n越大；3、增加測定次數(shù)，則t值變小，采樣單元數(shù)n減少。第16頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四16第17頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四17例1 采集礦石樣品，若試樣的最大直徑為10 mm， k =0.2 kg/mm2, 則應(yīng)采集多少試樣？解： mQ kd 2 = 0.2 10 2 = 20 (kg)第18頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四18例2.有試樣20kg，粗碎后最大粒度為6mm左右，設(shè)k值為0.2kg.mm-2，應(yīng)保

7、留的試樣量為多少？若此時要求再破碎至試樣粒度不能大于2mm，需要繼續(xù)縮分幾次？第19頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四19例3.某物料取得8份試樣，經(jīng)分別處理后測得其中硫酸鈣量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.22，如果允許的誤差為0.20，置信度選定為95，則在分析同樣的物料時，應(yīng)選取多少個采樣單元?解:E0.20，0.22。則n(1.960.220.2)2=4.65 取n5，查表得t2.78，則n=9.35取n9，查表得t2.31，則n=6.45 取n7，查表得t2.45，則 n7.26計算的n值與設(shè)定的n7很接近，所以采樣單元數(shù)為7時可以滿足題目要求。置信度為0.95，n時，查表得

8、tl .96第20頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四201.6 采樣方法1 固體試樣試樣多樣化，不均勻試樣，應(yīng)選取不同部位進行采樣，以保證所采試樣的代表性。土壤樣品: 采集深度0-15cm的表地為試樣，按3點式(水田出口，入口和中心點)或5點式(兩條對角線交叉點和對角線的其它4個等分點)取樣。每點采1-2kg，經(jīng)壓碎、風(fēng)干、粉碎、過篩、縮分等步驟，取粒徑小于0.5 mm的樣品作分析試樣。沉積物: 用采泥器從表面往下每隔1米取一個試樣，經(jīng)壓碎、風(fēng)干、粉碎、過篩、縮分，取小于0.5 mm的樣品作分析試樣。金屬試樣: 經(jīng)高溫熔煉，比較均勻，鋼片可任取。鉆孔穿過整個物體厚度或厚

9、度的一般，收集鉆屑作為試樣。也可以把金屬材料不同部位鋸斷，收集鋸屑作為試樣第21頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四212 液體試樣液體試樣一般比較均勻，取樣單元可以較少當(dāng)物料的量較小時，首先混合均勻再取樣。當(dāng)物料的量較大時，應(yīng)從不同的位置和深度分別采樣，混合均勻后作為分析試樣，以保證它的代表性液體試樣采樣器多為塑料或玻璃瓶 ，一般情況下兩者均可使用。但當(dāng)要檢測試樣中的有機物時，宜選用玻璃器皿；而要測定試樣中微量的金屬元素時，則宜選用塑料取樣器，以減少容器吸附和產(chǎn)生微量待測組分的影響 第22頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四22采樣多變性：河水上、

10、中、下（大河：左右兩岸和中心線；湖水-從四周入口、湖心和出口采樣；海水-粗分為近岸和遠岸；生活污水-與作息時間和季節(jié)性食物種類有關(guān)；工業(yè)廢水-與產(chǎn)品和工藝過程及排放時間有關(guān)水樣采樣器第23頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四23用泵將氣體充入取樣容器；采用裝有固體吸附劑或過濾器的裝置收集；過濾法用于收集氣溶膠中的非揮發(fā)性組分 固體吸附劑采樣：是讓一定量氣體通過裝有吸附劑顆粒的裝置，收集非揮發(fā)性物質(zhì) 大氣試樣，根據(jù)被測組分在空氣中存在的狀態(tài)(氣態(tài)、蒸氣或氣溶膠)、濃度以及測定方法的靈敏度，可用直接法或濃縮法取樣3 氣體試樣第24頁，共53頁，2022年，5月20日，11點2

11、3分，星期四241.7 采樣中的質(zhì)量保證增加采樣次數(shù)，盡量減少隨機不確定度。通過嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施避免消除系統(tǒng)不確定度。第25頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四252 試樣的預(yù)處理2.1 試樣的破碎 破碎機軋碎機錘磨機滾磨機球磨機進一步粉碎適合較硬的試樣適合中等硬度或較軟試樣多功能軋碎機滾磨機錘磨機 球磨機第26頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四26手工操作錘擊碎、沖擊缽、研缽是不是試樣磨得越細越好？NO!第27頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四27引起試樣改變的原因：(1)在粉碎試樣的后階段常常會引起試樣中水分含量的改變

12、。(2)破碎機研磨表面的磨損，會使試樣引入某些雜質(zhì)，如果這些雜質(zhì)恰巧是要分析測定的某種微量組分，問題就更為嚴(yán)重。(3)破碎、研磨試樣過程中，常常會發(fā)熱，而使試樣溫度升高，引起某些揮發(fā)性組分的逸去；由于試樣粉碎后表面積大大增加，某些組分易被空氣氧化。(4)試樣中質(zhì)地堅硬的組分難于破碎，錘擊時容易飛濺逸出；較軟的組分容易粉碎成粉末而損失，這樣都將引起試樣組成的改變。 因此，試樣只要磨細到能保證組成均勻和容易為試劑所分解即可。 第28頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四282.2 過篩 過篩順序：先粗后細 不能通過的粗顆粒不能丟棄，要反復(fù)破碎，直到全部通過為止。第29頁，共53

13、頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四292.3 混合 經(jīng)破碎、過篩后的試樣，應(yīng)加以混合，使其組成均勻。 對于較大量的試樣，可用鍬將試樣堆成一個圓錐，堆時每一鍬都應(yīng)倒在圓錐頂上。當(dāng)全部堆好后，仍用鍬將試樣鏟下，堆成另一個圓錐。如此反復(fù)進行，直至混合均勻。 對于較少量的試樣，可將試樣放在光滑的紙上，依次地提起紙張的一角，使試樣不斷地在紙上來回滾動，以達混合。為了混合試樣，也可以將試樣放在球磨機中轉(zhuǎn)動一定時間，如果能用各種型式的實驗室用的混合機來混合試樣，那就更為方便。 第30頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四302.4 試樣的縮分通常采用四分法第31頁，共53頁

14、，2022年，5月20日，11點23分，星期四31例2： 樣品 m = 20 kg ， k =0.2 kg / mm2, 用6號篩過篩, 問應(yīng)縮分幾次？ 解： mQ kd 2 = 0.2 3.36 2 = 2.26 (kg) 縮分1次剩余試樣為20 0.5 = 10 (kg) 縮分3次剩余試樣為20 0.53= 2.5 (kg) 2.26，故縮分3次從分析成本考慮，樣品量盡量少，從樣品的代表性考慮，不能少于臨界值 mQ kd 2第32頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四32粗顆粒樣品要破碎；每次破碎后要使樣品全部通過篩孔；全部過篩的樣品要充分混合；縮分是使粉碎后的試樣量逐

15、步減少，采用四分法。將過篩后的試樣混勻，堆為錐形后壓為圓餅形狀，通過中心分成四等份，棄去對角的兩份。是否需要繼續(xù)縮分，可根據(jù)粒度與取樣量公式進行計算。總結(jié)第33頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四333 試樣的分解學(xué)習(xí)要求：掌握溶解法、熔融法、干式灰化法、濕式灰化法和微波輔助消解法的試樣分解方法。 第34頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四34濕存水的處理 濕存水：試樣表面及孔隙中吸附的空氣中的水。 受粒度大小和放置時間影響。 干 基：去除濕存水后試樣的質(zhì)量。 試樣中各組分的相對含量通常用干基表示。 試樣通常需要干燥至恒重。 熱穩(wěn)定性樣品：烘干 易受

16、熱分解試樣的干燥：真空干燥至恒重；第35頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四35例題： 稱取10.000 g 工業(yè)用煤試樣，于100105烘1h后，稱得其質(zhì)量為9.460g,此煤樣含濕存水為多少？如另取一份試樣測得含硫量為1.20%，用干基表示的含硫量為多少？解：第36頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四363.1 溶解法 溶解法：用適當(dāng)?shù)娜軇⒐腆w樣品溶解轉(zhuǎn)化為液體樣品，同時將待測組分轉(zhuǎn)化為可測定形態(tài)常用溶劑：水、酸、堿或混合酸一般順序為： H2OHClHNO3王水 H2SO4、H3PO4、HClO4、HF、堿等也是常用溶劑第37頁，共53頁，20

17、22年，5月20日，11點23分，星期四37第38頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四38第39頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四393.2 溶融法 熔融法：將試樣與固體熔劑混勻后置于特定材料制成的坩堝中，在高溫下熔融，分解試樣，通過復(fù)分解反應(yīng)使被測組分轉(zhuǎn)化為能溶于水或酸的形式，再用水或酸浸取，使其定量進入溶液。熔劑可分為酸性熔劑及堿性熔劑。K2S2O7與KHSO4為酸性熔劑，銨鹽也屬酸性溶劑，它們與堿性氧化物反應(yīng)。NaOH,Na2CO3,Na2O2等為堿性溶劑，用于分解大多酸性礦物。第40頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四

18、40熔劑試樣 坩堝材料 碳酸鈉硅酸鹽、粘土、高嶺土、碳酸鹽、磷酸鹽、氟化物等鉑氫氧化鈉硅酸鹽、粘土、耐火材料、黑鎢礦鐵、鎳、銀過氧化鈉幾乎所有礦石（鉬礦、鉻鐵礦、黑鎢礦、鋯英石等）鋯、鎳、墨銨鹽方鉛礦、黃鐵礦、硫化礦等瓷、TFE、鉑KHSO4與K2S2O7鈮、鉭酸鹽，F(xiàn)e、Ti、Al氧化物礦瓷、石英、鉑KHF2與NH4HF2鋯石、綠柱石、鈮鉭酸鹽鉑、銀偏硼酸鋰巖石，硅酸鹽，土壤，陶瓷，鋼渣等 石墨，鉑 第41頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四41熔劑疏松和通氣作用3.3 半熔法（燒結(jié)法）低溫度，熔劑用量少，時間短，坩堝浸蝕小。燒結(jié)可在瓷坩堝中進行。用來分解鐵礦及煤中的硫

19、時，Na2CO3+MgO（或ZnO）（12）作熔劑，分解煤或礦石中的硫。將硫氧化為硫酸鹽，用水浸出即可測定。 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(yīng)。第42頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四421） 干式灰化法干式灰化法又稱燃燒法或高溫分解法。有機樣品常采用干法灰化分解，這樣制備的試液空白值較低，對微量元素的分析有重要意義。 干式灰化法高溫電爐直接灰化氧瓶燃燒法低溫灰化法3.4 有機式樣的分解第43頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四43 將試樣置于馬弗爐中加熱燃燒(一般為400700)分解，大氣中的氧起氧化劑的作用，燃燒后留下無機殘

20、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)移到玻璃容器中。高溫直接灰化第44頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四44氧瓶燃燒法 指將含有鹵素或硫等元素的有機物，在充滿氧氣的燃燒瓶中，在鉑絲的催化作用下進行燃燒，使有機化合物快速分解為水溶性的無機離子型產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物被吸入吸收液后，采用適宜的分析方法檢查或測定鹵素或硫等相應(yīng)元素的含量。 本法亦可用于含硒、鎘等化合物的燃燒分解。吸收液常用水、稀酸、稀堿、過氧化氫溶液或含有過氧化氫的稀酸、稀堿溶液。 燃燒瓶為磨口、硬質(zhì)玻璃錐形瓶，瓶塞應(yīng)嚴(yán)密、空心，鉑絲底部下端熔封鉑絲一根，做成網(wǎng)狀或螺旋狀，長度約為瓶身長度的2/3。第45頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四45低溫灰化法 用射頻放電來產(chǎn)生活性氧游離基，這種游離基的活性很強，能在低溫下（100）分解有機物和生物物質(zhì)。第46頁，共53頁，2022年，5月20日，11點23分，星期四46 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。 缺點是