1 采样、制样和分解.ppt

工业分析 2 工业分析是分析化学在工业生产中的具体应用 是研究物料组成的分析方法和相关理论的集合体 工业分析具有不同于普通教学分析实验的特点 代表性 分解方法 除干扰 分析速度 课程的导入 工业分析是工业生产的眼睛 可以指导和促进生产 3 试样的采集 制备与分解Collectionpreparationanddecompositionoftestsamples 2 1概述 2 2采样方法 2 3试样的制备 2 4试样的分解 重点 样品的采取与处理试样的制备与分解 4 工业分析的任务是从大批物料 工业生产中的原料 辅助材料 中间产品 产品 副产品及生产过程中的废物等 中确定某种或某些组分的平均组成 用于指导和促进工业生产 被誉为工业生产的 眼睛 起到 把关 的作用 工业分析测定步骤 1 采样2 制样3 分解样品4 消除干扰5 方法的选择6 结果的计算和数据的评价 工业分析的任务和步骤 5 一 样品采集的意义 在工业分析工作中 常需要从大批物料 kg或t 中采取很小一部分的实验室样品 mg或g 实验室样品就必须有较高的代表性 要求 采集到的样品能够代表原始物料的平均组成 分析结果的总标准偏差S0与取样 含制样 的标准偏差Ss和分析操作的标准偏差Sa有关 6 二 有关采样的基本术语 1 采样单元 samplingunit 具有界限的一定数量物料 界限可以是有形的 如一个容器 也可以是无形的 如物料流的某一时间或时间间隔 2 份样 increment 子样 用采样器从一个采样单元中一次取得的一定量的物料 3 原始样品 primarysample 送检样 合并所采集的所有份样所得的样品 7 4 实验室样品 laboratorysample 为送往实验室供分析检验用的样品 5 参考样品 referencesample 备检样品 与实验室样品同时制备的样品 是实验室样品的备份 6 试样 testsample 由实验室样品制备 用于分析检验的样品 8 三 采样的原则 四 采样的具体要求 1 采样单元数的确定 对于化工产品 如总体物料的单元数小于500 则根据下表选取采样单元数 采得的样品具有代表性 物料的状态不同 采样的具体操作不同 应按标准进行 对于化工产品 采样依据GB T6678 2003化工产品采样总则 2 17 2020 9 如总体物料的单元数大于500 则用下式计算采样单元数 即 N为总体单元数 10 2 采集样品的量 至少应满足三次重复测定的要求 如需留存备考样品 应满足备考样品的要求 如需对样品进行制样处理时 应满足加工处理的要求 在满足需要的前提下 能给出所需信息的最少样品数和最少样品量为最佳样品数和最佳样品量 11 采样注意的问题 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 12 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 13 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 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 14 采样设备 一般运行的生产设备上安装有采样阀 气体采样装置一般由采样管 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 15 气体物料的3种采样方法 16 采样方法的详细介绍 常压状态气体采样气体状态 等于大气压或低正压或低负压采样方法 封闭液采样法使用容器 采样瓶或采样管 17 18 19 抽气泵减压法采样 适用于低气压或负压不太高的负压状态气体 20 2020空气采样器 21 二 液态物料样品的采集 一 输送管道中的物料 二 储罐器中的物料1 大型储罐中的物料2 小型储罐中的物料3 槽车中的物料 22 23 三 固态物料样品的采集 工业生产中样品的采集方法大多有国家或行业标准 否则 要根据采样理论和生产实际制定企业标准 24 一 商品煤样品的采集 1 物料流中采样 所谓物料流是指输送带上传送的物料 在输送带物料流中采样时 大都是使用自动化的采样器 定时 定量连续采样 2 从运输工具中采样 从运输工具中采样时 应根据运输工具的不同 选择不同的布点方法 25 1 2m h 0 3mm 5kg 0 5m 料堆上采样点的分布在取样点取样时 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 3 物料堆中采样 26 2 3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 27 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 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 28 二 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 目 数指每英寸 25 4mm 长度内的筛孔数目 29 三 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 也可采用机械混匀器进行混匀 30 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 缩分公式 缩分次数m 常用的有锥形四分法 正方形挖取法和分样器缩分法 31 1 锥形四分法 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 四分法示意图 32 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 33 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 34 2 4试样的分解 一 分解试样的目的 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 二 分解试样的要求 1 试样分解必须完全 2 待测组分不应损失 3 不应引入与待测组分相同的物质或干扰组分 4 分解方法与测定方法适应 5 根据溶 熔 剂不同选择适当的器皿 35 1 湿法分解法 直接分解法 湿法分解法是将试样与溶剂相互作用 使待测组分转变为可供分析测定的离子或分子的溶液 湿法分解所用的溶剂主要有 水 有机溶剂 酸 碱等 应用最广泛的是酸 HCl HNO3 H2SO4 H3PO4 HF HClO4 三 分解试样的方法 常见试样的分解方法归纳起来可分为湿法分解法和干法分解法两大类 2 干法分解法 间接分解法 干法分解法是将不能完全被溶剂所分解的试样与熔剂混匀 在高温下发生复分解反应 使其转变为易被水或酸溶解的物质 然后用水或酸浸取 所用的熔剂 固体酸 碱 盐及它们的混合物 酸性熔剂 KHF2 KHSO4 NH4NO3等 碱性熔剂 Na2CO3 NaOH等 操作温度很高 常在马弗炉中进行 四 湿法分解法 水分解法 碱金属的盐 大多数碱土金属盐 铵盐 无机酸盐 钡 铅 硫酸盐 钙的磷酸盐除外 无机卤化物 银 铅 汞 卤化物除外 酸分解法 利用酸的酸性 氧化性 还原性 配位性等 将试样分解为溶液 包括盐酸分解法 硝酸分解法 硫酸分解法 氢氟酸分解法 磷酸分解法 高氯酸分解法 包括水分解 酸分解和碱分解 较常用的是酸分解 碱分解法 氢氧化钠溶液 20 30 氢氧化钠溶液分解铝及铝合金 酸性为主的两性氧化物 如As2O3 2H2O Al 2NaOH 2NaAlO2 3H2 湿法分解法依操作温度不同 可分为常温分解和加热分解 依分解式的压力不同 可分为常压分解和增压分解法 依提供的能量方式 可分为电加热分解法 水蒸气加热分解加热分解法 超声波搅拌分解法和微波加热分解法等 39 干法分解法是将不能完全被溶剂所分解的试样与熔剂混匀 在高温下发生复分解反应 使其转变为易被水或酸溶解的物质 然后用水或酸浸取 干法分解法分为熔融和烧结两种 1 熔融法也称全熔法 最早在高于熔剂熔点的温度下熔融分解 熔剂与样品之间反应在液相或固 液之间进行 完全反应生成均一的熔融体 熔融法使用的熔剂按酸碱性可分为酸性熔剂和碱性熔剂 五 干法分解法 40 2 烧结法是指熔融物呈烧结状态的一种熔样方法 又称半熔法 此法在低于熔剂熔点的温度下 让试样与固体试剂发生复分解反应 反应后仍然是不均匀的固态混合物 烧结法是在低于熔点的温度下 其分解的程度取决于试样的细度和熔剂于试样混匀的程度 一般要求有较长的反应时间和过量的熔剂 加热至熔剂熔点的57 左右时 由于晶格中的离子或分子获得的能量超过了其晶格能 在它们之间便可发生相互替换作用 即明显发生反应 41 3 其它分解法 灰化分解法 主要适用于分解有机试样 测定有机物中的无机元素 主要有定温 500 550 灰化法 氧瓶燃烧法 燃