第八章实验的抽样和实设计

数理统计在化学中的应用
OdaLog 硫化氢气体记录仪
李 振 华 制 造
2．液体的采样 液体的采样方法有流动法、吸移法和虹吸法 如果液体因不相溶或密度不同而分层，在采样 前应摇动使之均匀． 具有不混溶而分层的液体应从各分层中吸取与 层厚度成一定比例的体积，对各层样品分别进 行分析，或者将它们重新混合配成一个具有代 表性的样品．
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二.样品的装运与保存

运送到实验室进行分析的样品，应遵循下述规则： 保证样品的完整性与可鉴性． 根据样品的性质与密度，可以将其装人不透气的金 属、玻璃或塑料容器、塑料包或蜡纸包．在处理、 运输、贮存时，防止样品被污染是十分重要的．一 些样品暴露于潮湿、二氧化碳或氧气中，其组成可 能要发生变化．一些样品在光照下或温度变化时， 有可能被分解．为了避免这些情况发生，根据样品 的性质（挥发性、腐蚀性、溶解作用）和所要测定 的组分，有必要对容器进行选择．
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当液体含有悬浮颗粒时，建议通过搅拌和加热使之 溶解．如果溶解不了，将悬浮物过滤，对两相分别 进行分析． 含有不同挥发性组分的液体采集于并排连接的两个 容器中． 液体经过一个带有旋塞试管流入到第一 个容器的底部，容器装满后，液体溢出进入第二个 容器的底部．液体继续流动直至第一个容器中确证 是代表性样品．
数理统计在化学中的应用
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大气中有害物质的含量非常小，如果吸取的样品体积较小 ，那么就存在着这样一个危险，被测物质的量在最灵敏方 法的检测限之下．因此，要用一源自文库流量计采集较大体积的 空气，采样装置中应配有能阻挡固体颗粒的过滤器，能阻 挡烟雾的薄膜，能吸收各种气体组分的溶液。
甲醛苯氨气体采样器CD-3
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例如，含硼的水样必须放于钠玻璃容器中而不是硼 硅玻璃容器中运输． 强碱性样品一定不能贮存干玻璃容器中．测定痕量 元素的样品必须贮存于塑料容器中。 样品中的有些成分仅只能化学固定后才能贮存，例 如转变成更稳定的状态．比如．水样中的硫化氢要 与镉、锌或铜盐形成沉淀而固定，氧要与锰（Ⅱ） 盐沉淀而固定，氢氰酸要加入氢氧化钠而固定．
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3．固体的采样 与气体和液体物质不同，固体物质还受颗粒大 小的影响．大多数固体物质是由不同大小的颗 粒组成，明显不均．另外，也许感兴趣的物种 仅存在于某一形式的颗粒中（细的、粗的或离 散的纯颗粒）或分散于整个物料之中．各种颗 粒、团粒、块团，其形式也是不尽相同的．所 以这些因素就使得代表性固体物质的采样十分 困难。
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气体采样泵，采样箱
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困难的是大气空气的采样，许多因素，如风、沉降 、对流、人类活动产生的污染等等，会改变大气的 组成，尤其是微量组分。 因为大气的组成是连续 变化的，采集一个具有整体代表性的样品是无意义 的，也是不可能的。唯一有用的办法是分析短时间 内多点采集的多个样品． 直接采样法：注射器采样；塑料袋采样；采气 管采样；真空瓶采样； 富集(浓缩)采样法：溶液吸收法；填充柱阻留 法(固体阻留法)；低温冷凝法等等
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采集大量的样品，则应由物料中各部分所得的样品 组合而成．运输的样品可在装货、卸货时进行采样 ． 运动中的物料（在运输带上）的主要采样方法包 括用人工或机械从物料中的某一部分取得样品，这 可以沿着直线的或交叉的方向，连续地成等时间间 隔地进行．各部分采的样品混合就可以得到一个代 表性样品． 工厂的生产过程控制，根据工艺条件和分析目的， 可以从流线上的任何点进行，如流程是闭合回路控 制的，则一定要尽可能在流程或反应器附近采样， 分析仪器要紧靠采样点．
第八章 实验的抽样和实验设计
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8-1实验的抽样
抽样（又叫采样）是人们对客观世界的认识，生 活的体验，真理的追求乃至科学实验、社会调查中常 用的一种方法，其目的就是要通过局部来了解总体。 特别是那些工作量大而没有条件进行全部调查、 分析、试验的，或者数据的测定是破坏性的试验，此 时要想对被研究物质进行整体研究是不可能的，而只 能采取抽样来进行。
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抽样的问题既有采样的技术性问题；也有数 理统计学的方法学的问题。后者是采样理论 的核心问题。
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一、正确的采样是分析测试的第一步

从分析采样的技术来考虑：这里有着采集、储存、 制备的过程。 1. 气体的采样 气体的性质受温度、压力的影响，因密度不一 样会产生分层现象，难以储存、运输，这些都 表明气休样品采集后应该马上进行分析． 气体样品可以通过抽吸、液体置换或扩散到真 空接受器中吸取．气体采样装置一般是由玻璃 制成，并带有适宜的旋塞，应采用不需涂油就 能保证气体密封的金属旋塞．
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如果目标是测定液体中气体的含量，采样要特别谨 慎．例如，测定水样中的氧，一定要小心处理不能 让其暴露于大气中．
腐蚀性液体采样器
美国 Lighthouse LS-60液体采 样仪
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另一个重要的问题是大流量的流动水源和固定水源（湖泊 、海洋）水样的采样与分析．流动水的化学组成随沉淀、 温度、流速、离水源的距离、深度、污染、水源等因素的 不同而变化．同样，湖泊、海洋中水的组成也是因深度、 温度、水体流出与流人、污染的不同而变化．例如，水中 自由氧的含量随气温、季节、地理位置（山区或平原）、 深度等的不同而不同．不同深度的采样，用一个特殊的装 置，当到达某一深度时，装置就能打开关闭，这类装置称 之为水深测量器．由于影响的因素太多，从大量水体中是 不可能采集到代表样品的．大量的信息也许只能通过大量 的分析试样获取。