工业分析化学 01 试样的采集与制备.ppt

1.1 概 述,工业分析的任务是从大批物料中确定某种或某些组分的平均质量分数 工业分析测定步骤： 1 采样 2 制样 3 分解样品 4 消除干扰 6 结果的计算和数据的评价 5 方法的选择本章的重点： 样品的采取与处理 试样的制备与分解,一、样品采集的意义,在工业分析工作中，常需要从大批物料中或大面积的矿山上采取，得到实验室样品实验室样品必须有代表性,实验室样品( laboratory sample ) 送实验室供检验或测试而制备的样品就是按科学的方法所选取的少量能代表整批物料的平均组成的样品,也叫原始平均试样 试样(test sample) 由实验室样品制得的样品试料(test portion) 用以分析测定所称取的一定量的试样f,分析对象,实验室样品,试样,试料,采集,制备,称取,二、样品采集的原理,在采样点上采集一定量的物料称为子样（取样单元）；在一个采集对象中应布的取样品点的个数称为子样的数目；合并所有的子样称为实验室样品，即原始平均试样；一个实验室样品的物料总量，称为分析化验单位采样注意的问题,采样前，应调查物料的货主、来源、种类、批次、生产日期、总量、包装堆积形式、运输情况、贮存条件、贮存时间、可能存在的成分逸散和污染情况，以及其他一切能揭示物料发生变化的材料。

盛样容器要依分析项目和被检物料的性质而定采取有代表性的实验室样品时，应根据物料的堆放情况及颗粒大小，从不同部位和深度选取多个采样点，采取一定量的样品，混合均匀采取的份数越多越有代表性但是采样量过大，会给后面的制样带来麻烦采集量经验计算公式,对于不均匀物料的试样采集量，可采用理查-切乔特公式计算： mQ kd a 式中 mQ 采集实验室样品的最低可靠质量，kg d 实验室样品中最大颗粒的直径，mm K、a 经验常数，根据实验室样品的种类和性质从实验求得， 或采用上级主管部门的规定值 K=0.02 1 样品越不均匀，K值越大，物料均匀0.1 0.3， 物料不太均匀0.4 0.6， 物料极不均匀0.7 1.0； a =1.8 2.5，地质部门一般规定为2,例如：采集某矿石样品时，若此矿石的最大颗粒直径为20 mm，K值为0.06 kg / mm2mQ0.06 kg / mm2(20 mm )2 24 kg如果将上述矿石最大颗粒破碎至4 mmmQ0.06 kg / mm2(4 mm )2 0.96 kg 1kg结论： 样品的颗粒越大，称样量越大,结 论： 物料的颗粒越大，则最低采样量越多； 样品越不均匀，最低采样量也越多。

因此，对块状物料，应在破碎后再采样缩分系数K值的获得,连续缩分法连续缩分，依次取样-等分成多个试样-测定试样,预定K值优选法按预定K值计算取样量-等分成多个试样-测定试样,取样单元数,取样单元数（子样份数）越多，取样误差越小，但会显著加大取样及后续处理的工作量取样单元数n的多少，主要取决于物料的均匀性和对取样准确度的要求克拉克公式：实际工作公式：,r：份样的或然误差R: 总样的或然误差m：与取样可靠程度有关的系数,t：给定置信水平的t值R: 分析结果的相对标准偏差Ss2：采样方差的估计值 ：分析结果的平均值,取样方式,采用合适的取样方式，使得选取尽可能少的样本，同时所获得的结果又能最大程度地反映被测对象总体的特征随机取样：物料总体组成没有明显差别时，将取样对象的全体划分成不同编号的部分，再应用随机数表进行取样分层取样：物料总体组成有明显差别时，根据组成的差别将物料分成不同的层次，根据不同层次间量的差别按比例取样系统取样：按物料分布规律（如时间间隔）取样二步取样：首先从物料批中取出若干一次取样单元（袋，桶，罐），再分别从各单元中取出份样,随机数,在统计学的不同技术中需要使用随机数，比如在从统计总体中抽取有代表性的样本的时候，或者在将实验动物分配到不同的试验组的过程中，或者在进行蒙特卡罗模拟法计算的时候等等。

产生随机数有多种不同的方法这些方法被称为随机数发生器随机数最重要的特性是它在产生是后面的那个数与前面的那个数毫无关系真正的随机数是使用物理现象产生的：比如掷钱币、骰子、转轮、使用电子元件的噪音、核裂变等等这样的随机数发生器叫做物理性随机数发生器，它们的缺点是技术要求比较高在实际应用中往往使用伪随机数就足够了这些数列是“似乎”随机的数，实际上它们是通过一个固定的、可以重复的计算方法产生的它们不真正地随机，因为它们实际上是可以计算出来的，但是它们具有类似于随机数的统计特征这样的发生器叫做伪随机数发生器采样记录,采样时应记录被采物料的状况和采样操作，如物料的名称、来源、编号、数量、包装情况、存放环境、采样部位、所采样品数和样品量、采样日期、采样人等 必要时可填写详细的采样报告注意事项,采集的样品应由专人妥善保管，并尽快送达指定地点，且要注意防潮、防损、防丢失和防污染样品的交接一定要有文字记录，手续要清楚采样安全：采样地点要有出入安全的通道、照明和通风条件；贮罐或槽车顶部采样时要防止掉下来，还要防止堆垛容器的倒塌；如果所采物料本身有危险，采样前必须了解各种危险物质的基本规定和处理办法，采样时，需有防止阀门失灵、物料溢出的应急措施和心理准备。

采样时必须有陪伴者，且需对陪伴者进行事先培训2.2 采样方法,采样对象不同，采样方法也不相同： 一、气态物料样品的采集 二、液态物料样品的采集 三、固态物料样品的采集,一、气态物料样品的采集,由于气体物料易于扩散，而容易混合均匀定期试样；定位试样，混合试样（平均试样）工业气体物料存在状态如：动态、静态、正压、常压、负压、高温、常温、深冷等，且许多气体有刺激性和腐蚀性，所以，采样时一定要按照采样的技术要求，并且注意安全采样设备,一般运行的生产设备上安装有采样阀气体采样装置一般有采样管、过滤器、冷却器及气体容器组成采样管用玻璃、瓷或金属制成气体温度高时，应以流水冷却器将气样降至常温冷却器有玻璃制的和金属制的玻璃冷却器适用于气温不太高的气体物料，金属冷却器适用于气温很高的气体物料脱硫脱硝过程气体采样,对于不同状态的气体可采用不同的采样方法,（一）常压气体物料的采样 装有封闭液的气样瓶（二）正压气体物料的采样 缓冲瓶+气样瓶（三）负压气体物料的采样 流水抽气法、抽空容器,二、液态物料样品的采集,液体物料：均匀性小于气体，优于固体物料组成通常随高度有一定的梯度分布一）输送管道中的物料 采用采样阀定时采样（二）储罐器中的物料 1小型储罐中的物料 2大型储罐中的物料,固态物料样品的采集,不同行业对固态物料的取样由相应的国家或行业标准，工作时应严格按标准操作。

不同类型的物料有相似的取样特点包装中固态物料,如对于袋装化肥，通常规定50件以内抽取5件；51100件，每增10件，加取1件；101500件，每增50件，加取2件；5011000件以内，每增100件，加取2件；10015000件以内，每增100件，加取1件从物料堆中随机抽取规定量的件数，然后用取样钻等采样工具进行采集取样钻,取样钻 自袋、罐、桶中采集粉末装物料样品时，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1/33/4处，旋转180后抽出，刮出钻槽中物料作为一个子样取样钻,物料流中采样,在物料流中采样，通常采用舌形铲，一次横断面采取一个子样采样应按照左、中、右进行布点，然后采集在横截皮带运输机采样时，采样器必须紧贴皮带，而不能悬空铲取物料运输工具中的物料,30t以下 40t-50t 50t以上,当车皮容量为30t以下时，沿斜线方向，采用三点采样；当车皮容量为40t或50t时，采用四点采样；当车皮容量为50t以上时，采用五点采样物料堆中采样,在料堆的周围，从地面起每隔0.5m左右，用铁铲划一横线，然后每隔12m划一竖线，间隔选取横竖线的交叉点作为取样点，如图所示。

在取样点取样时，用铁铲将表面刮去0.1m，深入0.3m挖取一个子样的物料量，每个子样的最小质量不小于5kg最后合并所采集的子样12m,h=0.3m，m=5kg,0.5m,试样的制备,从实验室样品到分析试样的这一处理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、缩分等步骤一、破碎,破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎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 在破碎过程中，要特别注意破碎工具的清洁和不能磨损，以防引入杂质； 防止物料跳出和粉末飞扬，更不能随意丢弃难破碎的任何颗粒破碎工具: 锷式破碎机、辊式破碎机、圆盘破碎机、球磨机、钢臼、铁锤、研钵等锷式破碎机,辊式破碎机,圆盘破碎机,球磨机,研钵,过筛,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(易分解的试样过170目筛，难分解的试样过200目筛)标准筛目数,混匀,混匀法通常有铁铲法或环锥法、掀角法铁铲法或环锥法常用于手工混合大量实验室样品如铁铲法是在光滑而干净的混凝土或木制平台上，用铁铲将物料往一中心堆积成一圆锥，然后从锥底一铲一铲将物料铲起，重新堆成另一个圆锥，来回翻倒数次。

操作时物料必须从锥堆顶部自然洒落，使样品充分混合均匀如果试样量很少，也可将试样置于一张四方塑料布或橡胶布上，抓住四角，两对角线掀角，使试样翻动，反复数次，即可将试样混匀四、缩分,缩分是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将混合均匀的样品堆成圆锥形，用铲子将锥顶压平成截锥体，通过截面圆心将锥体分成四等份，弃去任一相对两等份1. 锥形四分法,四分法示意图,2正方形挖取法,将混匀的样品铺成正方形的均匀薄层，用直尺或特制的木格架划分成若干个小正方形用小铲子将每一定间隔内的小正方形中的样品全部取出，放在一起混合均匀其余部分弃去或留作副样保管正方形挖取法,3分样器缩分法,分样器为中间有一个四条支柱的长方形槽，槽低并排焊着一些左右交替用隔板分开的小槽（一般不少于10个且须为偶数），在下面的两侧有承接样槽将样品倒入后，即从两侧流入两边的样槽内，把样品均匀地分成两份，其中的一份弃去，另一份再进一步磨碎、过筛和缩分分样器示意图,分析试样的要求,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2030g（可根据需要或少或多些），还需要在玛瑙研钵中充分研细，使样品最终全部通过170目(0.088mm)或200目(0.074mm)筛。

样品的沾污,试样采集、包装、运输和制样的各个环节，都可能发生沾污样品的沾污：器械污染和交叉污染,根据样品性质及分析要求来选定器械需要分析样品中的低含量组分时应特别注意,最好由低含量到高含量的顺序制样2.4 试样的分解,分解试样的目的 将试样处理成溶液，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 要求 使样品中待测组分全部转变为适于测定的状态 避免引入干扰测定的物质试样分解方法分类,湿法分解和干法分解湿法分解：将试样与溶剂或溶液相互作用，使待测组分通过溶解或与溶液成分的化学作用进入溶液干法分解：不能用湿法分解完全分解的样品，与熔剂在高温下作用，使待测组分转变成易于溶解的新化合物再用湿法分解处理湿法分解的一般原理,样品的溶解性：样品自身性质对溶解性的影响溶剂成分的作用 酸（氢离子）的特殊作用 酸根及溶液成分的配位或氧化还原作用样品溶解(固体界面反应）的动力学因素： 影响扩散的因素：浓度，温度 影响表面积的因素：粒度和表面（粗糙程度和可亲和性）特性,样品的溶解性,相似相溶无机固体的溶解性： 晶体类型的影响（分子晶体易溶于有机溶剂，离子晶体易溶于水，原子晶体和金属晶体不溶） 晶体类型主要受离子电荷和。