【冶金精品文档】分析试样的采集制备和分解

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➢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 取适当保存措施，以防止或减少在存放期间试样的变化。 保存措施有：控制溶液的pH值、加入化学稳定试剂、冷藏和
冷冻、避光和密封等以减缓生物作用、水解、氧 化还原作用及减少组分的挥发。
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水样
根据水的种类不同采样具有多变性： 天然水
河水—上、中、下（大河：左右两岸和中心 线；中小河：三等分，距岸1/3处）； 湖水--从四周入口、湖心和出口采样； 海水---粗分为近岸和远岸； 用水（饮用、工业用、灌溉） 排放水 生活污水--与作息时间和季节性食物种类有 关； 工业废水--与产品和工艺过程及排放时间有 关。
分析试样的采集:
从大批物料中采取少量样本作为原始试 样，试样的组成能代表全部物料的平均 组成。
根据具体测定需要， 样品状态: 气，固，液 样品种类: 矿物岩石，生物，金属与合金，食品 遵循代表性原则，系统或随机采样
采样应按照一定的原则、方法进行，可参阅相关的国家 标准和各行业制定的标准。
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（一） 采样单元数和采样量的确定
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（二）采样方法 1. 固体试样
1）矿物样品：选择地层出露比较完整、能基本反映地质体的主要 地质特征、具有代表性的路线和区域。进行详细的岩性 描述，系统地采集岩石、矿物标本；测量地质体的产状； 在未变质和浅变质地层中寻找和采集化石及其它相关要 求采集的分析测试样品。
野外地质采样：标定观察路线和观察点的位置，观察、描述露 头地质和地貌，编制采样平面图；按样品种类进行统一 编号登记。
（三）试样分解方法的发展及微波溶样
1、LiBO2熔融 2、增压溶样
3、聚四氟乙烯器皿（王水和氢氟酸的混合物可在聚四氟
乙烯坩埚中分解试样。）
4、石墨坩埚（最大的优点是不会由坩埚材料引入干扰组
分。）
5、微波溶样（原理、应用现状及前景）
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微波溶样
传统的加热：主要依靠热传导、热对流、热辐射的形 式，先加热表面，热量内部 进入内部，耗 时。
若测量误差很小, 分析结果的误差主要是由采样引起的。 采样的代表性取决于：1.采样数目（单元数）
2.采样量（质量）
1.采样单元数的确定：采样准确度的要求 物料的不均匀性
一步采样公式 二步采样公式
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（1）. 一步采样公式
整批物料中组分平均含量区间为: X t
n
μ: 整批物料中组分平均含量 ， x :为试样中组分平均含量
2 w
和桶间方差b2
。
选择合适的t值，按上述公式计算。
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2.采样量的确定
平均试样采取量与试样的均匀度、粒度、易破碎度有关，可 按切乔特采样公式： Q≥Kda
Q为保留样品的最小质量(kg) d为样品中最大颗粒直径(mm) a 由实验求得，一般介于1.5-2.7之间；K为固体试样特性系 数或缩分常数，它由各部门根据经验拟定，通常在0.05～1之间， 因固体物料种类和性质不同而异。
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(2) . 二步采用公式：
n
N
(
2 w
k
2 b
)
kN
(
E t
)2
k
2 b
式中：n :采取试样的基本单元数；
N:整批物料总单元数；
k：从每份试样的基本单元中采取试样的次级单元数；
2 b
各基本单元间方差（标准偏差的平方）的估计值；
2 w
各基本单元内的各次级单元间方差的估计值；
E和t的意义同一步采样公式。
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3.气体试样
➢ 用泵将气体泵入取样容器； ➢ 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
置，收集非挥发性物质； ➢ 过滤法采样：用于收集气溶胶中的非挥发性组分。
1）大气试样，根据被测组分在空气中存在的状态(气态、蒸气 或气溶胶)、浓度以及测定方法的灵敏度，可用直接法或浓 缩法取样。
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例2：有某种液体物料，分装于400桶中。假定c1/c2=4，又假 定在置信水平为95%时，允许误差为±5%，试设计出最
合理的n取 样kNN程((E序tw2)（2 k即kb求2 )b2基本单元k数e n和次wb 级单cc12元数ke）。
解：选取10桶，从每桶中各取试样2管，分别测定该
物料的纯度。计算桶内方差
10（1）n 0.8kg n 3.54 2
继续缩分3次能满足要求。
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（二）样品加工程序
1）送样量： Q’ ≥Kd2=nKd2
n
Q' Kd 2
2x
n>2 2>n≥1 n<1
可缩分x次后，再粉碎 直接粉碎 送样量不够
2）湿度
3）杂质
4）样品加工流程（如下图）：
破碎三个阶段：粗、中、细碎
加工四个工序：粉碎、过筛、混匀、缩分
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5）食品试样
根据试样种类、分析项目和采用的分析方法制定试样的 处理步骤。 ➢可用“随机取样”和“缩分”, 防止污染要求更严。 ➢除水分：预干燥，含水试样干燥至恒重，计算水分。 ➢脱脂：对含脂肪高的样品，置于乙醚（100g样品约需 500ml乙醚）中，静置过夜，除去乙醚层，风干、研磨成细 而均匀的分析试样。
解方法（方法原理及应用）。
4、掌握根据分解方法和分解对象合理地选择分解器
皿的原则。
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一、概述
（一）试样分解的目的和意义
1、目的 2、意义
1）在复杂物质分析中的重要性 2）在以化学分析为主和以仪器分析为主的分析中试样分解
步骤的重要性的变化
（二）试样分解方法的分类和选择
1、分类
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湿式分解法 (1) 干法分解
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粗碎 过筛、混均、缩分
弃去 粗副样
中碎 过筛、混均、缩分
弃去
细碎
过筛、混匀
细副样
分析试样
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A、碎样 （要点：减免正负玷污，防止交叉玷 污）
A 较硬的试样用鄂式扎破碎机
B 中等硬度的或较软的可用锤磨机
C 为了把试样进一步磨碎，较硬的 用滚磨机，不太硬的用球磨机。
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注意：在破碎过程中常常引起试样组成的改变： 1）在粉碎试样的后阶段常常引起试样中水份含量的改变。 2）破碎机研磨表面的磨损，使试样中引入某些杂质，对于分 析测定某种微量组分，特别值得注意。 3）破碎、研磨试样过程中，常常发热，试样温度升高，引起 某些挥发性组分的逸去；由于试样粹碎后表面积大大增加， 某些组分易被空气氧化，发生化学形态的变化。 4）试样中质地坚硬的组分难于破碎，锤击时容易飞溅逸出， 较软的组分容易粉碎成粉末而损失。因此，试样只要磨细到 能保证组成均匀和容易为试剂所分解即可。
解:E＝0.20％，σ＝0.22％。
n
t
E
2
置信度为0.95，n＝∞时，查表得t＝l .96
则n＝(1.96×0.22／0.2)2=4.65 取n＝5，查表得t＝2.78，则n=9.35 取n＝9，查表得t＝2.31，则n=6.45 取n＝7，查表得t＝2.45，则 n＝7.26 计算的n值与设定的n＝7很接近， 所以采样单元数为7时可以满足题目要求。
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标准筛
B、过筛（要点：不可弃去难破碎颗粒）先用 较粗的筛子，随着试样颗粒逐渐的 筛孔目数相应地
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C、混均 D、缩分
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。
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（三）样品的玷污及减免
1、玷污来源 1）破碎机械的玷污 2）样品的交叉玷污
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Pyrite(FeS)
Chalcopyrite CuFeS2黄铜矿
石膏(BaSO4) Gypsum
辰砂HgS Cinnabar
以硫酸盐类、硫化物类和其他 重矿物形式存在的金属
黄锑矿TeS Stibiconite
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2）土壤样品: 土壤水平剖面采样：采集深度0-15cm或20cm的表土
为试样。
例3.有试样20kg，粗碎后最大粒度为6mm左右，设k值为 0.2kg.mm-2，应保留的试样量为多少？若此时要求再破碎至试 样粒度不能大于2mm，需要继续缩分几次？
解： mQ kd 2 0.2 62 7.2kg
即可缩分一次：20 1 10kg 2
如需破碎至2mm，
mQ kd 2 0.2 22 0.8kg
2）贮存于大容器(如贮气柜或槽)内的物料，因密度不同可能 影响其均匀性时，应在上、中、下等不同处采取部分试样后 混匀 。
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不同来源降尘采集
燃煤： 烟囱出 口处
汽车尾 气
冶金尘－除尘设备出口处收集
建筑尘 建筑工地
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4. 生物试样
其组成因部位和时季不同而有较大差异； 采样应根据需要选取适当部位和生长发育阶段进行，除应 注意有群体代表性外，还应有适时性和部位典型性； 鲜样分析的样品，应立即进行处理和分析，生物试样中的 酚、亚硝酸、有机农药、维生素、氨基酸等在生物体内易 发生转化、降解或者不稳定的成分，一般应采用新鲜样品 进行分析。
水 平 剖 面
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土壤垂直剖面分层次采样
根系土 淋溶层 淀积层 母质层 母岩
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（二）采用方法
3）沉积物: 用采泥器从表面往下每隔 一定深度取一个试样，经压 碎、风干、粉碎、过筛、缩 分后样品作分析试样。
4）金属试样: 不均匀样品经高温熔炼混匀；均匀的钢片任取； 钢锭和铸铁，钻取几个不同点和不同深度取样，将 钻屑置于冲击钵中捣碎混匀作分析试样。
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对于某种物料，在某一特定的准确度要求（即一定的E和 t）下。n值随着k值的不同而改变。但k有一个最佳值，此时 在相同的条件下，采取和处理试样所花费的人力、物力将最 为节约。这时的k值以ke表示。
ke
w b
c1 c2
式中：c1——采取和处理试样基本单元时的平均费用； c2——采取和处理试样次级单元时的平均费用。
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如水稻样品的采集
水 稻 籽 实
根
系
土
பைடு நூலகம்
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➢生物试样：取肌肉、肝、肾、皮肤、血液、蛋、奶、尿液、血浆、粪便等； 对组织样品宜分取一个完整的解剖部分； ➢储存生物材料的容器材料有塑料和玻璃，注意储存期间吸附：塑料易吸附脂 溶性组分，玻璃易吸附碱性物质； ➢固体样品制备除一般程序外，还有离心、过滤、防腐和抑制降解等； ➢冷冻干燥法：样品放在冷冻干燥室内，抽真空至1.3-6.5bar（10-50mmHg)， 水变成冰，2-3天后冰全部升华，可用于水样的浓缩，植物、动物血清和其它 含有易挥发组分的干燥。
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第一节 试样的采集和制备
本节教学重点： 1、理解复杂物质分析工作中合理采集和制备样品的重要性。 2、掌握采样量及采样单元数的确定方法。 3、了解固体、液体及气体物料的采样方法。 4、了解不均匀固体物料样品在实验室的加工过程。 5、理解样品加工过程中可能产生的沾污及其减免。
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一、分析试样的采集
取样的基本原则－－－代表性
微波辐射加热：对物体内部直接加热而达到瞬 时加热 和快速升温的效果。
2、玷污的减免 1）选用合理的碎样手段 2）避免交叉玷污 3）控制粉碎程度
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第二节 试样的分解
本节教学重点：
1、明确试样分解的目的和意义。掌握试样分解的一
般原理。
2、掌握合理选择试样分解方法和分解试剂的一般原
则。
3、熟悉复杂物质分析中常用的几大类试样分解方法
－酸溶、熔融、半熔分解法。了解热分解等其它分
t: 与测定次数和置信度有关的统计量，
σ: 各个试样单元含量标准偏差的估计值，n: 采样单元数
E X
采样公式：（采用单元数）
n
t
E
2
其中： E X
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例1.某物料取得8份试样，经分别处理后测得其中硫酸钙量的 标准偏差为0.22％，如果允许的误差为0.20％，置信度选定为 95％，则在分析同样的物料时，应选取多少个采样单元?
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2. 液体试样
➢液体试样一般比较均匀，取样单元数可以较少； ➢当物料的量较大时，应从不同的位置和深度分别采样，混 合均匀后作为分析试样，以保证它的代表性； ➢液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶，一般情况下两者均可 使用，但当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃器皿，而 要测定试样中微量的金属元素时，则宜选用塑料取样器，以 减少容器吸附和产生微量待测组分的影响。
其它分解方法
水溶 （2）酸溶 熔融(包括半熔)酸碱熔熔
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2、分解方法（分解试剂）的选择
1）使试样完全分解或有效分解 完全分解：使试样各组分都进入溶液，无残渣 有效分解：使试样中待测的组分进入溶液。 2）与分离方法衔接 3）待测组分不应损失（溅失、挥发等）
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4）减免试剂引入待测组分或干扰组分 5）减免器皿引入正负玷污 6）对环境友好 7）快速、简便、成本低
1）血样：血浆、血清、血液。 2）尿样：注意酸败和细菌污染， 4℃冷藏和加入氯仿或甲苯防 腐。
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二、试样的制备
（一）样品加工工作的依据 1、决定样品最低可靠重量的因素 1）粒度 2）密度 3）被测组分含量 4）均匀程度 5）分析允许误差
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2.样品缩分公式
Q≥Kda
切乔特缩分公式
Q≥Kd2
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