分析试样的采集-简介.ppt

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1、College of Chemistry&Chemical EngineeringCollection and preparation of test samples第二章 分析试样的采集与制备1College of Chemistry&Chemical Engineering2.1 2.1 试样的采集试样的采集2.2 2.2 试样的制备试样的制备2.3 2.3 试样的分解试样的分解2.4 2.4 测定前的预处理测定前的预处理2College of Chemistry&Chemical Engineering固体试样固体试样液体试样液体试样液体试样液体试样气体试样气体试样气体试样气体试样生物试

2、样生物试样生物试样生物试样2.1 试样的采集试样的采集（Sampling）取样的基本原则：取样的基本原则：代表性代表性不同物料有不同的取样方法，参照不同物料有不同的取样方法，参照国家标准国家标准和和行业标准行业标准。试试样样的的采采集集（Sampling）:从从大大批批配配料料中中采采取取少少量量样样本本作作为为原原始始试试样样（gross sample），经经过过加加工工处处理理后后进进行行分分析，试样的组成能析，试样的组成能代表全部物料的平均组成代表全部物料的平均组成。3College of Chemistry&Chemical Engineering采样单元数采样单元数（采样数目，（采样

3、数目，n）若测量误差很小若测量误差很小,分析结果的误差主要是由采样引分析结果的误差主要是由采样引起的。整批物料中组分平均含量区间为起的。整批物料中组分平均含量区间为:2.1.1 固体试样固体试样:整整批批物物料料中中组组分分平平均均含含量量，:为为试试样样中中组组分分平平均均含含量量，t:与与测测定定次次数数和和置置信信度度有有关关的的统统计计量量（第第三三章章表表3-3），:各各个个试试样样单元含量标准偏差的估计值，单元含量标准偏差的估计值，n:采样单元数采样单元数采样的代表性取决于：采样的代表性取决于：a.采样数目（单元数）采样数目（单元数）b.采样量（质量）采样量（质量）4College

4、 of Chemistry&Chemical Engineeringa 采样单元数采样单元数:E:分析试样中某组分含量和整批物料中该组分平均含量的差，即分析试样中某组分含量和整批物料中该组分平均含量的差，即1、对分析结果的准确度要求越高，即E越小，采样单元数n越大；2、物料越不均匀，越大，采样单元数n越大；3、增加测定次数，则t值变小，采样单元数n减少。5College of Chemistry&Chemical Engineeringb 采采样样量量：平平均均试试样样采采取取量量与与试试样样的的均均匀匀度度、粒粒度度、易破碎度有关，可按切乔特采样公式易破碎度有关，可按切乔特采样公式 计算计算

5、mQ(kg)：试样的最小质量；k：缩分常数的经验值，试样均匀度越差，越大，通常在0.051 kgmm-2之间；d(mm)：试样的最大粒度直径。6College of Chemistry&Chemical Engineeringl例：采集矿石样品，若试样的最大直径为10mm，k=0.2 kg/mm2,则应采集多少试样？l 解：mQ kd 2=0.2 10 2=20(kg)从分析成本考虑，样品量尽量少，从样品的代表性考虑，不能少从分析成本考虑，样品量尽量少，从样品的代表性考虑，不能少于临界值于临界值 mQ kd 27College of Chemistry&Chemical Engineering

6、辰砂辰砂HgSCinnabar以硫酸盐类、硫化物类和其他重矿物形式存在的金属以硫酸盐类、硫化物类和其他重矿物形式存在的金属石膏石膏(CaSO4)GypsumChalcopyriteCuFeS2黄铜矿黄铜矿1）矿矿物物样样品品：选选择择地地层层出出露露比比较较完完整整、能能基基本本反反映映地质体的主要地质体的主要地质地质特征特征、具有代表性的、具有代表性的路线和路线和区域区域。8College of Chemistry&Chemical Engineering2）土壤样品）土壤样品:采采采采集集集集深深深深度度度度0-15cm0-15cm或或或或20cm20cm的的的的表表表表土土土土为为为为试

7、试试试样样样样。按按3点点式式(水水田田出出口口，入入口口和和中中心心点点)或或5点点式式(两两条条对对角角线线交交叉叉点点和和对对角角线线的的其其它它4个个等等分分点点)取取样样。每每点点采采1-2kg，经经压压碎碎、风风干干、粉粉碎碎、过过筛筛、缩缩分分等等步步骤骤，取取粒粒径径小小于于0.5 mm的的样样品作分析试样。品作分析试样。9College of Chemistry&Chemical Engineering3）沉沉积积物物:用用采采泥泥器器从从表表面面往往下下每每隔隔1米米取取一一个个试试样样，经经压压碎碎、风风干干、粉粉碎碎、过过筛筛、缩缩分分后后取取小小于于0.5 mm的的样

8、样品品作作分分析析试样。试样。4）金金属属试试样样:不不均均匀匀样样品品经经高高温温熔熔炼炼混混匀匀；均均匀匀的的钢钢片片任任取取；钢钢锭锭和和铸铸铁铁，钻钻取取几几个个不不同同点点和和不不同同深深度度取取样样，将将钻钻屑屑置置于于冲冲击击钵钵中中捣捣碎碎混混匀作分析试样。匀作分析试样。10College of Chemistry&Chemical Engineering5）食品试样）食品试样 根根据据试试样样种种类类、分分析析项项目目和和采采用用的的分分析析方方法法制制定试样的处理步骤。定试样的处理步骤。可可用用“随随机机取取样样”和和“缩缩分分”,防防止止污污染染要要求求更更严。严。除除水

9、水分分：预预干干燥燥，含含水水试试样样干干燥燥至至恒恒重重，计计算算水水分。分。脱脱脂脂：对对含含脂脂肪肪高高的的样样品品，置置于于乙乙醚醚（100g样样品品约约需需500ml乙乙醚醚）中中，静静置置过过夜夜，除除去去乙乙醚醚层层，风风干、研磨成细而均匀的分析试样。干、研磨成细而均匀的分析试样。11College of Chemistry&Chemical Engineering液体试样一般液体试样一般比较均匀比较均匀，取样单元数，取样单元数可以较少可以较少；当当物物料料的的量量较较大大时时，应应从从不不同同的的位位置置和和深深度度分分别别采采样，混合均匀后作为分析试样，以保证它的代表性；样，

10、混合均匀后作为分析试样，以保证它的代表性；液液体体试试样样采采样样器器多多为为塑塑料料或或玻玻璃璃瓶瓶，一一般般情情况况下下两两者者均均可可使使用用，但但当当要要检检测测试试样样中中的的有有机机物物时时，宜宜选选用用玻玻璃璃器器皿皿，而而要要测测定定试试样样中中微微量量的的金金属属元元素素时时，则则宜宜选选用用塑塑料料取取样样器器，以以减减少少容容器器吸吸附附和和产产生生微微量量待测组分的影响。待测组分的影响。2.1.2 液体试样12College of Chemistry&Chemical Engineering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液体试样的化学组成容易发

11、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。适当保存措施，以防止或减少在存放期间试样的变化。各种形式的氮和磷各种形式的氮和磷多种金属多种金属含有机物水含有机物水样样（COD、TOC、油和、油和油脂）、胺油脂）、胺类类氰氰化物、有机酸、酚化物、有机酸、酚类类酸碱度、有机物酸碱度、有机物BOD、色、嗅、有机磷、有机、色、嗅、有机磷、有机氯氯等等抑制微生物生抑制微生物生长长防止金属沉淀防止金属沉淀抑制微生物生抑制微生物生长长，与碱作用，与碱作用防止化合物的防止化合物的挥发挥发抑制抑制细细菌生菌生长长；减慢化学反；减慢化学反应应速率速率HgCl2HNO3H2SO4N

12、aOH冷冷冻冻适适 用用 范范 围围作作 用用保保 存存 剂剂保存措施以下几种：保存措施以下几种：(1)冷藏冷藏：冷藏温度一般是：冷藏温度一般是25；(2)冷冻冷冻：冷冻温度在：冷冻温度在-20；(3)加入保存剂加入保存剂：生物抑制剂，氧化剂，还原剂等。：生物抑制剂，氧化剂，还原剂等。13College of Chemistry&Chemical Engineering14College of Chemistry&Chemical Engineering用泵将气体泵入取样容器；用泵将气体泵入取样容器；固体吸附剂采样：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是让一定量气体通过装有吸附

13、剂颗粒的装置，收集非挥发性物质；置，收集非挥发性物质；过滤法采样过滤法采样：用于收集气溶胶中的非挥发性组分。：用于收集气溶胶中的非挥发性组分。2.1.3 气体试样汽车尾气汽车尾气燃煤：烟燃煤：烟囱出口处囱出口处冶金尘除尘设备出口处收冶金尘除尘设备出口处收集集15College of Chemistry&Chemical Engineering其其组组成成因因部部位位和和时时季季不不同同而而有有较较大大差差异异（与与一一般般无无机机或或有有机机样品的不同之处）；样品的不同之处）；采采样样应应根根据据需需要要选选取取适适当当部部位位和和生生长长发发育育阶阶段段进进行行，除除应应注注意有意有群体代表

14、性群体代表性外，还应有外，还应有适时性和部位典型性适时性和部位典型性；鲜鲜样样分分析析的的样样品品，应应立立即即进进行行处处理理和和分分析析，生生物物试试样样中中的的酚酚、亚亚硝硝酸酸、有有机机农农药药、维维生生素素、氨氨基基酸酸等等在在生生物物体体内内易易发发生生转转化化、降解或者不稳定的成分，一般应采用新鲜样品进行分析。降解或者不稳定的成分，一般应采用新鲜样品进行分析。2.1.4 生物试样16College of Chemistry&Chemical Engineering如水稻样品的采集如水稻样品的采集根根系系土土水水稻稻籽籽实实17College of Chemistry&Chemic

15、al Engineering2.2 试样的制备试样的制备 试样的制备就是对试样的制备就是对原始样品的分取、粉碎、混匀、原始样品的分取、粉碎、混匀、缩分缩分的过程；通过制样，使试样能的过程；通过制样，使试样能正确代表全体样品正确代表全体样品；不同的样品制备方法也不同。不同的样品制备方法也不同。18College of Chemistry&Chemical Engineering1.较硬的试样用鄂式扎破碎机；较硬的试样用鄂式扎破碎机；2.中等硬度的或较软的可用锤磨机；中等硬度的或较软的可用锤磨机；3.为为了了把把试试样样进进一一步步磨磨碎碎，较较硬硬的的滚滚磨磨机机，不太硬的用球磨机。不太硬的用球

16、磨机。A、碎样（要点：减免正负污染，防止交叉污染）19College of Chemistry&Chemical EngineeringB、过筛要点：不可弃去难破碎颗粒，未过筛的粗颗粒需进一步破碎，直至样品全部过筛。采集平均试样时的最小质量采集平均试样时的最小质量筛号筛号/目目筛孔直径筛孔直径/mm最小质量最小质量/KgK=0.10.20.30.51.036.724.529.0313.5522.645.263.361.132.263.395.6511.3102.000.400.801.202.004.00200.830.0690.140.210.350.69400.420.0180.0350.

17、0530.0880.176600.250.0060.0130.0190.0310.063800.1770.0030.0060.0090.0160.03120College of Chemistry&Chemical EngineeringC、混均D、缩分：试试试试祥祥祥祥每每每每经经经经过过过过一一一一次次次次破破破破碎碎碎碎后后后后，使使使使用用用用机机机机械械械械或或或或人人人人工工工工的的的的方方方方法法法法取取取取出出出出一一一一部部部部分分分分有有有有代代代代表表表表性性性性的的的的试试试试样样样样，再再再再进进进进行行行行下下下下一一一一步步步步处处处处理理理理，这这这这样样样样将

18、将将将试样量逐渐缩小的过程称为试样量逐渐缩小的过程称为试样量逐渐缩小的过程称为试样量逐渐缩小的过程称为缩分。缩分。缩分。缩分。一般为四分法。一般为四分法。一般为四分法。一般为四分法。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。四分法的一般过程21College of Chemistry&Chemical Engineering粗碎中碎中碎过筛、混均、缩分过筛、混均、缩分弃去弃去样品处理的四个过程：样品处理的四个过程：粉碎、过筛、混匀、缩分粉碎、过筛、混匀、缩分原始样品原始样品过筛、混均、缩分过筛、混均、缩分弃去弃去细碎细碎过筛、混均、

19、缩分过筛、混均、缩分细副样细副样分析试样分析试样22College of Chemistry&Chemical Engineering例例：有有试试样样20kg，粗粗碎碎后后最最大大粒粒度度为为6mm左左右右，设设k值值为为-2，应应保保留留的的试试样样量量为为多多少少？如如缩缩分分后后，再再破破碎碎至至全全部部通通过过10号号筛筛（试样粒度为（试样粒度为2mm），需要继续缩分几次？），需要继续缩分几次？23College of Chemistry&Chemical Engineering2.3 试样的分解试样的分解试样的分解：采用适当的方法将固体样品转化为溶液的过程。试样分解试样分解试样分解

20、的基本要求24College of Chemistry&Chemical Engineering2.3.1 溶解法 溶溶解解法法：用适当的溶剂将固体样品溶解转化为液体样品，同时将待测组分转化为可测定形态。常用溶剂：水、酸、碱或混合酸（1）水溶：碱金属盐、铵盐、镁盐等。（2）酸溶：HCl,HNO3,H2SO4,H3PO4,HClO4,HF，混合酸等。（3）碱溶：NaOH、KOH溶解铝、锌及其合金、氧化 物、氢氧化物等溶剂选择的一般顺序为：H2OHClHNO3碱王水25College of Chemistry&Chemical Engineering溶解过程常用试剂溶解过程常用试剂26Colleg

21、e of Chemistry&Chemical Engineering2.3.2 熔融法 熔熔融融法法：将试样与固体熔剂混匀后置于特定材料制成的坩埚中，在高温下熔融，分解试样，通过复分解反应使被测组分转化为能溶于水或酸的化合物，再用水或酸浸取，使其定量进入溶液。熔剂可分为酸性熔剂（酸熔法）及碱性熔剂（碱熔法）。27College of Chemistry&Chemical Engineering（1）焦硫酸钾（2）铵盐混合熔剂（3）碳酸钠和碳酸钾（4）过氧化钠（5）苛性碱（KOH或NaOH）聚四氟乙烯坩埚镍坩埚瓷坩埚（6）氟氢化钾常用熔剂28College of Chemistry&Chemi

22、cal Engineering常用熔剂及对应的分解试样常用熔剂及对应的分解试样石墨，铂石墨，铂 岩石，硅酸盐，土壤，陶瓷，钢岩石，硅酸盐，土壤，陶瓷，钢渣等渣等 偏硼酸锂偏硼酸锂鉑、银鉑、银锆石、绿柱石、铌钽酸盐锆石、绿柱石、铌钽酸盐KHF2与与NH4HF2瓷、石英、铂瓷、石英、铂铌、钽酸盐，铌、钽酸盐，Fe、Ti、Al氧化物氧化物矿矿KHSO4与与K2S2O7瓷、瓷、TFE、铂、铂方铅矿、黄铁矿、硫化矿等方铅矿、黄铁矿、硫化矿等铵盐铵盐锆、镍、墨锆、镍、墨几乎所有矿石（钼矿、铬铁矿、几乎所有矿石（钼矿、铬铁矿、黑钨矿、锆英石等）黑钨矿、锆英石等）过氧化钠过氧化钠铁、镍、银铁、镍、银硅酸盐、粘

23、土、耐火材料、黑钨硅酸盐、粘土、耐火材料、黑钨矿矿氢氧化钠氢氧化钠铂铂硅酸盐、粘土、高岭土、碳酸盐、硅酸盐、粘土、高岭土、碳酸盐、磷酸盐、氟化物等磷酸盐、氟化物等碳酸钠碳酸钠坩埚材料坩埚材料 试样试样 熔剂熔剂29College of Chemistry&Chemical Engineering半半半半熔熔熔熔法法法法也也也也称称称称为为为为烧烧烧烧结结结结法法法法。将将将将试试试试样样样样同同同同熔熔熔熔剂剂剂剂在在在在尚尚尚尚未未未未熔熔熔熔融融融融的的的的高高高高温温温温条条条条件件件件下下下下进进进进行行行行烧烧烧烧结结结结，因因因因在在在在低低低低于于于于熔熔熔熔点点点点的的的的温温

24、温温度度度度下下下下进进进进行行行行反反反反应应应应，可可可可减减减减弱弱弱弱熔熔熔熔融融融融物物物物对对对对器器器器皿皿皿皿的的的的侵侵侵侵蚀蚀蚀蚀作作作作用用用用。但但但但烧烧烧烧结结结结分分分分解解解解能能能能否否否否达达达达到到到到预预预预期期期期的的的的目目目目的的的的，常常常常取取取取决决决决于于于于烧烧烧烧结结结结的的的的条条条条件件件件（熔熔熔熔剂剂剂剂及及及及其其其其用用用用量量量量、烧烧烧烧结结结结温温温温度度度度及及及及时时时时间间间间等等等等）和和和和试样的性质。试样的性质。试样的性质。试样的性质。2.3.3 半熔法用来分解铁矿及煤中的硫。其中MgO、ZnO的作用在于其

25、熔点高，可以预防Na2CO3在灼烧时熔合，而保持松散状态，使矿石氧化得更快、更完全，反应产生的气体容易逸出。碳酸钠与氯化铵也用于半熔融分解的溶剂。熔剂与试样混匀置于鉄(或者镍)坩埚内，在750-800左右半熔融。主要用于硅酸盐中 K+、Na+的测定等。30College of Chemistry&Chemical Engineering2.3.4 干式灰化法1.干式灰化法又称燃烧法或高温分解法。2.有机样品常采用干法灰化分解，这样制备的试液空白值较低，对微量元素的分析有重要意义。干式灰干式灰化法化法高温电炉高温电炉直接灰化直接灰化氧瓶氧瓶燃烧法燃烧法低温低温灰化法灰化法31College of

26、 Chemistry&Chemical Engineering2.3.4 湿式灰化法 湿式灰化法通常将硝酸和硫酸混合物与试样一起置于克氏烧瓶内，在一定的温度下进行煮解，试样中的有机物即被氧化成CO2和H2O，金属元素则转变为硫酸盐或硝酸盐，非金属元素转变为相应的阴离子。此法适合测定有机物中的金属、硫、卤素等元素。使用3:1:1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物效果更好。该法的优点是速度快，缺点是因加入试剂引入杂质；因此，应尽可能使用高纯度的试剂。32College of Chemistry&Chemical Engineering2.3.5 微波辅助消解法方法原理：利用微波的穿透性和激活反应能力加热

27、密闭容器内的试剂和样品可使制样容器内压力增加,反应温度提高。优点：反应速率高；样品制备的时间短；可控制反应条件，制样精度高；环境污染小；改善实验人员的工作环境。33College of Chemistry&Chemical Engineering一般原则：一般原则：一般原则：一般原则：1 1、根根根根据据据据试试试试样样样样的的的的化化化化学学学学组组组组成成成成、结结结结构构构构及及及及有有有有关关关关性性性性质质质质来来来来选选选选择择择择试试试试样样样样的的的的分分分分解解解解方方方方法法法法。能能能能溶溶溶溶于于于于水水水水的的的的试试试试样样样样最最最最好好好好用用用用水水水水溶溶溶

28、溶解解解解。金金金金属属属属活活活活动动动动顺顺顺顺序序序序中中中中氢氢氢氢以以以以前前前前的的的的金金金金属属属属，可可可可为为为为非非非非氧氧氧氧化化化化性性性性的的的的强强强强酸酸酸酸来来来来分分分分解解解解。金金金金属属属属活活活活动顺序中氢以后的金属，可用氧化性的酸或混合酸来溶解。动顺序中氢以后的金属，可用氧化性的酸或混合酸来溶解。动顺序中氢以后的金属，可用氧化性的酸或混合酸来溶解。动顺序中氢以后的金属，可用氧化性的酸或混合酸来溶解。2 2、根据待测组分的性质来选择试样的分解方法。根据待测组分的性质来选择试样的分解方法。根据待测组分的性质来选择试样的分解方法。根据待测组分的性质来选择

29、试样的分解方法。3 3、根据测定方法来选择试样的分解方法。根据测定方法来选择试样的分解方法。根据测定方法来选择试样的分解方法。根据测定方法来选择试样的分解方法。4 4、在试样分解过程中，常引进某些阴离子或金属离子，、在试样分解过程中，常引进某些阴离子或金属离子，、在试样分解过程中，常引进某些阴离子或金属离子，、在试样分解过程中，常引进某些阴离子或金属离子，因此因此因此因此选择分解方法时要考虑这些离子对以后的测定有无影选择分解方法时要考虑这些离子对以后的测定有无影选择分解方法时要考虑这些离子对以后的测定有无影选择分解方法时要考虑这些离子对以后的测定有无影响。响。响。响。试样分解小结34Colle

30、ge of Chemistry&Chemical Engineering2.4 样品预处理样品预处理（Sample pre-treament）目的：目的：使样品的状态、被测组分存在形式、浓度使样品的状态、被测组分存在形式、浓度、共存等、共存等 符合所选择的分析技术的要求。符合所选择的分析技术的要求。样品预处理方法众多，样品预处理方法众多，有许多成熟可行的方法，复杂样有许多成熟可行的方法，复杂样品的前处理方法研究是分析化学科研的一个重要方向。品的前处理方法研究是分析化学科研的一个重要方向。要求：要求：避免待测组分的损失，而且不引入新的干扰成分。避免待测组分的损失，而且不引入新的干扰成分。35College of Chemistry&Chemical Engineering辅助试剂辅助试剂的选择的选择共存物的共存物的干扰干扰被测组分被测组分的浓度的浓度/含含量量被测组分被测组分的存在形的存在形式式试样的状试样的状态态测定前的测定前的预处理预处理36