第2章分析试样的采集与制备

1、第2章分析试样的采集与制备第2章分析试样的采集与制备22.1 试样的采集试样的采集 分析的任务是从大批物料中确定某种或某些组分的平均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。质量分数。分析化学过程：分析化学过程：1 试样的采集、处理与分解；试样的采集、处理与分解；2 分离与富集；分离与富集；3 分析测定；分析测定；4 结果的计算和数据的评价。结果的计算和数据的评价。第第2章章 分析试样的采集与制备分析试样的采集与制备第2章分析试样的采集与制备3整批物料中组分平均含量区间为整批物料中组分平均含量区间为: m m: 整批物料中组分平均含量，整批物料中组分平均含量， : 为试样中组分

2、平均含量，为试样中组分平均含量， t: 与测定次数和置信度有关的统计量，与测定次数和置信度有关的统计量， s s: 各个试样单元含量标准偏差的估计值，各个试样单元含量标准偏差的估计值，n: 采样单元数采样单元数tXnsm2tnEsEXm采样单元数采样单元数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起的。分析结果的误差主要是由采样引起的。其中：其中：EXm采样公式采样公式: 第2章分析试样的采集与制备4 例：一批物料总共例：一批物料总共400捆，各捆间标准偏差的估计值捆，各捆间标准偏差的估计值为为0.40%，如果允许误差为，如果允许误差为0.30%，假定测定的置信水，假定测定的

3、置信水平为平为90%，试计算采样时的基本单元数。，试计算采样时的基本单元数。 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：先假设采样单元数为解：先假设采样单元数为，P=90% 查表可知查表可知 tn=6时，查表时，查表t=2.02，则，则n=7时，查表时，查表t=1.94，则，则n=8时，查表时，查表t=1.90，则，则故采样时的基本单元数为故采样时的基本单元数为7。第2章分析试样的采集与制备5 分析所用试样的取小质量，取决于试样的粒度，分析所用试样的

4、取小质量，取决于试样的粒度，用以下经验公式（切乔特公式）确定：用以下经验公式（切乔特公式）确定： mQ 样品的最低可靠质量（样品的最低可靠质量（kg） k 缩缩分系数（取决于物料特性）分系数（取决于物料特性） 通常为通常为0.051 kg mm-2d 样品最大颗粒直径（样品最大颗粒直径（mm）mQkd21 试样量的确定试样量的确定2.1.1 固体（态）物料试样的采集固体（态）物料试样的采集第2章分析试样的采集与制备6例：例：有试样有试样20 kg，粗碎后，最大粒度为，粗碎后，最大粒度为6 mm左右，设左右，设 k为为 0.2 kg mm-2， 问应缩分几次？如缩分后，再破问应缩分几次？如缩分后

5、，再破碎至全部通过碎至全部通过10号筛，问应缩分几次？号筛，问应缩分几次？解：解：kgmQ276202.缩分一次后剩余样品为：缩分一次后剩余样品为：kgkg2 . 7102120故缩分一次就够了。故缩分一次就够了。若再破碎至全部通过若再破碎至全部通过10号筛，此时，粒度小于号筛，此时，粒度小于2 mm，kgmQ802202.若缩分三次，剩余样品为：若缩分三次，剩余样品为：kg25121103.第2章分析试样的采集与制备72 物料流中采样物料流中采样 随运送工具运转中的物料，称之为物料流。在物料流中随运送工具运转中的物料，称之为物料流。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

6、应采样，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。样时，采样器必须紧贴皮带，而不能悬空铲取物料。3 运输工具中采样运输工具中采样当车皮容量为当车皮容量为30t以下，沿斜线方向，采用三点采样；以下，沿斜线方向，采用三点采样； 当车皮容量为当车皮容量为40t或或50t时，采用四点采样；时，采用四点采样；当车皮容量为当车皮容量为50t以上时，采用五点采样。以上时，采用五点采样。第2章分析试样的采集与制备8123124312345商品煤采样点图：商品

7、煤采样点图：30t以下以下50t以上以上40t50t第2章分析试样的采集与制备94 物料堆中采样物料堆中采样 进厂的成批物料，如果在运输过程中没有取样，进厂后进厂的成批物料，如果在运输过程中没有取样，进厂后可在分批存放的料堆上取样。可在分批存放的料堆上取样。 其方法是：在料堆的周围，从其方法是：在料堆的周围，从地面起每隔地面起每隔0.5 m左右，用铁铲划左右，用铁铲划一横线，然后每隔一横线，然后每隔12 m划一竖线，划一竖线，间隔选取横竖线的交叉点作为取样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，点，如图所示。在取样点取样时，用铁铲将表面刮去用铁铲将表面刮去0.1 m，深入，

8、深入0.3 m挖取一个子样的物料量，每个子挖取一个子样的物料量，每个子样的最小质量不小于样的最小质量不小于5 kg。最后合。最后合并所采集的子样。并所采集的子样。0.5 m12 m图图2-4 堆料上采样点的分布堆料上采样点的分布第2章分析试样的采集与制备10 10 mm玻璃管玻璃管如采取水样如采取水样水管中或有泵水井中的水样水管中或有泵水井中的水样（先放水（先放水510 min)池、江、河中的水样池、江、河中的水样二、液态物料试样的采集二、液态物料试样的采集（一）流动着的液体物料（一）流动着的液体物料（二）贮罐（瓶）中的物料（二）贮罐（瓶）中的物料1. 大贮罐中物料试样的采集大贮罐中物料试样的

9、采集2. 小贮罐、桶或瓶中物料试样的采集小贮罐、桶或瓶中物料试样的采集第2章分析试样的采集与制备11第2章分析试样的采集与制备125. 大气样品的采取大气样品的采取距地面距地面50180 cm注意：采样前，所用容器及通路须洗净，注意：采样前，所用容器及通路须洗净，再用要采取的液体或气体冲洗数次或使再用要采取的液体或气体冲洗数次或使之干燥，然后取样。之干燥，然后取样。三、气态物料试样的采集三、气态物料试样的采集1. 常压气体物料试样的采集常压气体物料试样的采集3. 正压状态气体物料试样的采集正压状态气体物料试样的采集4. 超低负压状态气体物料试样的采集超低负压状态气体物料试样的采集2. 低负压状

10、态气体物料试样的采集低负压状态气体物料试样的采集第2章分析试样的采集与制备13一、破碎一、破碎第二节第二节 试样的制备试样的制备 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。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。试样的制备一般需要经过破碎、过筛、混合、缩分等步骤。 破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4个阶段。根据实验室个阶段。根据实验室样品颗粒大小、破碎的难易程度，可采用人工或机械的方法逐样品颗粒大小、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。步破碎，直至达到规定的

11、粒度。破碎工具：破碎工具：锷式破碎机、辊式破碎机、圆盘破碎机、球磨机、钢臼、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。铁锤、研钵等。第2章分析试样的采集与制备14二、过筛二、过筛 物料在破碎过程物料在破碎过程中，每次磨碎后均需中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛品全部通过指定的筛子为止（易分解的试子为止（易分解的试样过样过170目筛，难分目筛，难分解的试样过解的试样过200目目筛）。筛）。第2章分析试样的采集与制备15 筛号筛号(网目网目)361020406080 筛孔直径筛孔直径/mm 6.723.

12、362.000.830.420.250.177 筛号筛号(网目网目)100120140200230270325 筛孔直径筛孔直径/mm 0.149 0.125 0.074 0.074 0.063 0.053 0.042 筛孔（网目）指筛孔（网目）指1 1英寸筛底长度内的筛孔数。英寸筛底长度内的筛孔数。 筛孔直径按美国标准。筛孔直径按美国标准。表表2-3 标准筛的筛号及孔径大小标准筛的筛号及孔径大小第2章分析试样的采集与制备16三、混匀三、混匀混匀法通常有铁铲法或环锥法、掀角法。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。如铁铁铲法或环锥法常用于手工混合大量

13、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，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。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。也可采用机械混匀器进行混匀。四、缩分四、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。量的过程。 常用

14、的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。第2章分析试样的采集与制备171. 分样器分样器(riffler)缩分法缩分法 分样器为中间有一个四分样器为中间有一个四条支柱的长方形槽，槽低并条支柱的长方形槽，槽低并排焊着一些左右交替用隔板排焊着一些左右交替用隔板分开的小槽（一般不少于分开的小槽（一般不少于10个且须为偶数），在下面的个且须为偶数），在下面的两侧有承接样槽。将样品倒两侧有承接样槽。将样品倒入后，即从两侧流入两边的入后，即从两侧流入两边的样槽内，把样品均匀地分成样槽内，把样品均匀地分成两份，其中的一份弃去，另两份，其中的一份弃去，另一份

15、再进一步磨碎、过筛和一份再进一步磨碎、过筛和缩分。缩分。第2章分析试样的采集与制备182. 堆锥四分法堆锥四分法(coning and quartering) 将混合均匀的样品堆成圆锥形，用铲子将锥顶压平成截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，通过截而圆心将锥体分成四等份，弃去任一相对两等锥体，通过截而圆心将锥体分成四等份，弃去任一相对两等份。份。第2章分析试样的采集与制备193. 正方形挖取法正方形挖取法 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格划分成若干个小

16、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。作副样保管。图图2-17 正方形法缩分正方形法缩分第2章分析试样的采集与制备20将固体试样处理成溶液将固体试样处理成溶液, ,或将组成复杂的试样处理成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。创造最佳条件。具体处理具体处理方法方法:A. 溶解法：溶解法：B. 熔融法（分解法）：熔融法（分解法）：第三节第三节 试样的分解试样的分解目的：目的：C. 半熔法

17、：半熔法：是指熔融物呈烧结状态的一种是指熔融物呈烧结状态的一种熔样方法。熔样方法。a 分解应完全彻底，使待测组分完全转入溶液；分解应完全彻底，使待测组分完全转入溶液；b 不引入被测组分或干扰组分不引入被测组分或干扰组分要求：要求：第2章分析试样的采集与制备21 碱：碱：NaOH一、溶解法：一、溶解法：溶剂：溶剂：H2O； HCl； HNO3；H2SO4； H3PO4； HClO4； HF；王水；王水 （必要时用混合酸）（必要时用混合酸）用水或用酸、碱依次处理分析试样用水或用酸、碱依次处理分析试样第2章分析试样的采集与制备22酸性溶剂：酸性溶剂：K2S2O7； KHSO4 用于熔解碱性氧化物矿石

18、用于熔解碱性氧化物矿石碱性熔剂：碱性熔剂：Na2CO3； NaOH； Na2O2 用于熔解酸性氧化物矿石用于熔解酸性氧化物矿石常用溶剂常用溶剂二、二、 熔融法（分解法）：熔融法（分解法）： 将分析试样与固体熔剂混匀后，置入特定的容器（坩埚将分析试样与固体熔剂混匀后，置入特定的容器（坩埚等），在高温下熔融反应，分解试样，冷却后，再用水或酸浸等），在高温下熔融反应，分解试样，冷却后，再用水或酸浸取，制备分析试液。取，制备分析试液。第2章分析试样的采集与制备23熔剂熔剂试样试样 坩埚材料坩埚材料 碳酸钠碳酸钠硅酸盐、粘土、高岭土、碳酸盐、磷酸硅酸盐、粘土、高岭土、碳酸盐、磷酸盐、氟化物等盐、氟化物等

19、铂铂氢氧化钠氢氧化钠硅酸盐、粘土、耐火材料、黑钨矿硅酸盐、粘土、耐火材料、黑钨矿铁、镍、银铁、镍、银过氧化钠过氧化钠几乎所有矿石（钼矿、铬铁矿、黑钨矿、几乎所有矿石（钼矿、铬铁矿、黑钨矿、锆英石等）锆英石等）锆、镍、墨锆、镍、墨铵盐铵盐方铅矿、黄铁矿、硫化矿等方铅矿、黄铁矿、硫化矿等瓷、瓷、TFE、铂、铂KHSO4与与K2S2O7铌、钽酸盐，铌、钽酸盐，Fe、Ti、Al氧化物矿氧化物矿瓷、石英、铂瓷、石英、铂KHF2与与NH4HF2锆石、绿柱石、铌钽酸盐锆石、绿柱石、铌钽酸盐鉑、银鉑、银偏硼酸锂偏硼酸锂岩石，硅酸盐，土壤，陶瓷，钢渣等岩石，硅酸盐，土壤，陶瓷，钢渣等 石墨，铂石墨，铂 第2章分

20、析试样的采集与制备24又称为烧结法，它是在低于熔点的温度下，使试样与又称为烧结法，它是在低于熔点的温度下，使试样与熔剂发生反应。通常在瓷坩埚中进行。常用熔剂发生反应。通常在瓷坩埚中进行。常用MgO或或ZnO与一定比例的与一定比例的Na2CO3混合物作为熔剂混合物作为熔剂用来分解铁矿及煤中的硫。其中用来分解铁矿及煤中的硫。其中MgO、ZnO的作用在的作用在于其熔点高，可以预防于其熔点高，可以预防Na2CO3在灼烧时熔合，而保持在灼烧时熔合，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。气体容易逸出。碳酸钠与氯化铵也用于半熔融分解的

21、溶剂。熔剂与试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铁样混匀置于铁(或者镍或者镍) 坩埚内，在坩埚内，在750-800左右半熔左右半熔融。主要用于硅酸盐中融。主要用于硅酸盐中 K+、Na+的测定等。的测定等。3 半熔法半熔法第2章分析试样的采集与制备25适于分解有机物或生物试样，以便测定其中的金属元素、硫适于分解有机物或生物试样，以便测定其中的金属元素、硫及卤素元素的含量。及卤素元素的含量。将试样置于马弗炉中加热燃烧将试样置于马弗炉中加热燃烧( (一般为一般为400700)分解，大气分解，大气中的氧起氧化剂的作用，燃烧后留下无机残余物。残余物通中的氧起氧化剂的作用，燃烧后留下

22、无机残余物。残余物通常用少量浓盐酸或热的浓硝酸浸取，然后定量转移到玻璃容常用少量浓盐酸或热的浓硝酸浸取，然后定量转移到玻璃容器中器中氧瓶燃烧法：氧瓶燃烧法：将有机药物在充满氧气的燃烧瓶中进行燃烧，将有机药物在充满氧气的燃烧瓶中进行燃烧，燃烧产物被吸入吸收液后，再采用适宜的分析方法来检查或燃烧产物被吸入吸收液后，再采用适宜的分析方法来检查或测定卤素或硫等元素的含量。测定卤素或硫等元素的含量。 4 干式灰化法干式灰化法第2章分析试样的采集与制备26低温灰化法低温灰化法 用射频放电来产生活性氧游离基，这种游离基的用射频放电来产生活性氧游离基，这种游离基的活性很强，能在低温下（活性很强，能在低温下（1

23、00）分解有机物和生物）分解有机物和生物物质。物质。干式灰化法的优点是不需加入或只加入少量试剂，这干式灰化法的优点是不需加入或只加入少量试剂，这样避免了由外部引入的杂质，而且方法简便。样避免了由外部引入的杂质，而且方法简便。缺点是因少数元素（缺点是因少数元素（C,I,Br,Hg)挥发或器皿壁上玷附挥发或器皿壁上玷附金属而造成损失金属而造成损失 。 第2章分析试样的采集与制备27第2章分析试样的采集与制备28 将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶内，将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶内，煮解，硝酸能破坏大部分有机物和被蒸发，最后剩余煮解，硝酸能破坏大部分有机物和被蒸发，最后剩余硫酸冒浓

24、厚的硫酸冒浓厚的SO3白烟时，在烧瓶内进行回流，溶液白烟时，在烧瓶内进行回流，溶液变为透明变为透明用体积比为用体积比为3:1:1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物进的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物进行消化，能收到更好的效果行消化，能收到更好的效果 湿式消化法的优点是速度快，缺点是因加入试剂而引湿式消化法的优点是速度快，缺点是因加入试剂而引入杂质，尽可能使用高纯度的试剂入杂质，尽可能使用高纯度的试剂 5 湿式灰化法湿式灰化法第2章分析试样的采集与制备29高压分解技术高压分解技术 将试样和试剂置于密封反应器将试样和试剂置于密封反应器（PTFE)中加热，高温高压，酸活性增强中加热，高温高压，酸活性增强提高了酸

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挥发元素损失有效防止易挥发元素损失污染小污染小对试样粒度大小要求不严格（对试样粒度大小要求不严格（1mm左右）左右）缺点：温度小于缺点：温度小于250 ；样重小；难分解试样可能不；样重小；难分解试样可能不完全；密封完全；密封第2章分析试样的采集与制备30微波（微波（0.75-3.75mm)0.75-3.75mm)辅助消解法辅助消解法利用试样和适当的溶利用试样和适当的溶( (熔熔) )剂吸收微波能产生热量加热试样，剂吸收微波能产生热量加热试样，微波产生的交变磁场使介质分子极化，极化分子在高频磁场微波产生的交变磁场使介质分子极化，极化分子在高频磁场交替排列导致分子高速振荡，使分子获得高的能量，