第二章采樣要點.ppt

1、第二章 試樣的采取、處理和分解,樣品分析過程,據(jù)試樣性質(zhì)采用不同的溶解方法,計算分析結(jié)果,測定,試樣的分解,采樣,應該使分析試樣具有代表性,根據(jù)具體要求選擇合適的分析方法,根據(jù)試樣重量,測量數(shù)據(jù), 和分析反應的計量關(guān)系計算,（濕法分析）,酸溶 堿溶 熔融,2-1 樣品的采集,一、正確采樣的意義 工業(yè)分析的首項工作是從大量的分析對象中獲取有代表性的一部分樣品作為分析材料(分析樣品)，即樣品的采集（采樣）。 二、正確采樣的原則 采集的樣品要均勻、有代表性，能反映被檢樣品的組成。 采樣時要設(shè)法保持原有的指標，防止成分逸散或帶入雜質(zhì)。,三 試樣的制備,1 采樣量,mQ kd2,K 縮分常數(shù)的經(jīng)驗值 0

2、.05 1( kg.mm-2),d 試樣的最大粒度直徑(mm),mQ 試樣的最小質(zhì)量,采樣公式,試樣的均勻性越差, K值越大,采樣點由下面兩個因素決定 a. 試樣組分含量與整批物料中組分平均含量之間的允許誤差，即采樣的準確度。準確度要求越高，則采樣單元越多。 b. 物料的不均勻程度。物料愈不均勻，采樣單元愈多。,例題,某物料各試樣單元標準試樣單元標準偏差估計值為0.15%，置信度為95%，允許誤差E為0.1%，測定次數(shù)為6次，查表t為2.571，計算采樣單元數(shù)。,2、采樣方法,1）固體物料 （I） 各種金屬材料 （II） 原料、礦石、煤炭等露天堆放樣。 （III）桶、袋裝：用取樣器 （IV）皮

3、帶運輸：每隔一定時間緊貼皮帶全寬度上取樣,2）液體物料,（I）靜態(tài)物料：在上、中、下不同部位采 小容器 用虹吸管或移液管 （II）流動物料：在不同時間取：在管道上裝上取樣管或機械控制自動取樣，實現(xiàn)在線取樣。,3）氣體物料,（1）正壓氣體：直接用貯樣器接入氣體即可。 （2）常壓或負壓氣體：a.可用封閉液法；b.抽氣法、抽氣泵 氣體組分含量低，取樣時將其通過一定的吸收液進行濃縮富集，若有機械雜質(zhì)可加過濾管，若溫度高，需冷卻管。 管道 采樣管 過濾管 冷卻管 吸收液（氣體容器） 抽氣泵,總之：無論何種狀態(tài)物料的采集都應保證 (1)不使待測組分損失和而不使物料組成發(fā)生任何改變 (2)不摻入雜質(zhì),破碎,

4、過篩,混勻,縮分,試樣的粒度小到能通過要求的篩孔,全部通過篩孔,標準篩的篩號(網(wǎng)目) 及孔徑大小(mm),篩號 3 6 10 20 40 80 100 120 140 200 直徑 6.72 3.36 2 .0 0.84 0.42 0.177 0.149 0.125 0.105 0.074,使粉碎后的試樣量逐步減少,破碎（粗碎、中碎、細碎）,可用手工：鐵錘擊碎，研缽研磨，沖擊缽中打碎 機械破碎：較硬的用顎式破碎機、滾磨機 中等硬度或較軟的用錘磨機、球磨機 在破碎過程中要防止試樣組成的改變 （1）防止水分含量的變化（如煤的水分測定13mm外在水分，3mm內(nèi)在水分） （2）破碎機表面的磨損量引入雜

5、質(zhì)（鐵含量測定） （3）研磨過程中發(fā)熱，使易揮發(fā)組分逸去（ 鋼中硫的測定）或由于空氣氧化使組分改變 （4）堅硬組分易飛濺，軟組分成粉末而損失 因此粉碎的粒度能保證組成均勻和易分解，不必要過分研細,混合,大量：堆堆法 小量：掀角法即在光滑紙上，依次提起紙張的一角 機械勻法等,破碎,過篩,混勻,縮分,采用四分法,縮分次數(shù)不是隨意的,試樣的粒度與保留的試樣量之間應符合采樣公式,縮分次數(shù)多少遵循公式：Q=Kd2 縮分次數(shù)：m = (Q采樣 - Q縮分)/2,例1：有試樣 20 Kg，粗碎后最大粒度為 6mm 左右，設(shè) K 值為0. 2 ，問應縮分幾次？ 如縮分后，再破碎至全部通過10號篩，問應再縮分幾

6、次？,d 6mm,mQ 0.2kg mm-2 (6 mm)2,即 mQ 0.8kg,20 kg 1/ 2 = 10 kg,縮分一次,破碎至全部通過10號篩后,d 2mm,mQ 0.2kg mm-2 (2 mm)2,將10kg 試樣連續(xù)縮分三次,10kg (1/ 2)3 = 1.25kg,即 mQ 7.2kg,mQ kd2,練習1. 一礦樣質(zhì)量為2 kg已全部通過20目篩，求需要縮分出有代表性的樣品最小質(zhì)量，至少縮分幾次。已知K=0.2，20目篩d=0.84 mm.（3次）,粗碎,棄去,中碎,分析試樣,細碎,棄去,細副樣,粗副樣,在制備樣品的過程中注意水分的變化 1、可先測定水分，用干基表示其它

7、組分含量 2、先驅(qū)除水分 3、使水分含量恒定。,2-2 試樣的分解,一般要求是： （1）試樣分解完全 （2）待測組分不損失 （3）不能引入含有待測組分的物質(zhì) （4）不能引入對待測組分有干擾的物質(zhì), 要求,AL,例如 測定鋁合金中Fe Mn Ni,Fe Mn Ni,NaOH,如能在分解試樣時與干擾組分分離，則能簡化分析手續(xù)。,鋁與 Fe Mn Ni在分解試樣時就分離,可以省去分離步驟, 分解的方法, 溶解法,溶劑 水 酸 堿 混合酸,鹽酸,硝酸,硫酸,磷酸, 熔融法 燒結(jié)法,水,高氯酸,王水,硝酸+高氯酸,NaOH 分解兩性的金屬或氧化物,玻璃容器中溶解,聚四氟乙烯器皿,常見的酸溶 HCl HN

8、O3 H2SO4 HClO4 HF或混合酸 HCl 12M，恒沸溶液6M，bp110，許多金屬氧化物、硫化物、硅酸鹽的溶劑 HNO3 16M，氧化性酸， 溶解力強， 但Al ，Cr，F(xiàn)e易成氧化膜。 H2SO4 18M，bp340。C 氧化性，脫水性，當NO3-，Cl-，F(xiàn)-有干擾時可加硫酸 HClO4 11.6M，強氧化性，bp203。Cr Cr2O72- V VO3- S SO42-，與有機物接觸易爆炸，應先加HNO3破壞有機物再加入高氯酸。 HF 27M，分解含Si礦石，生成SiF4，在鉑或聚四氟乙烯容器中，溫度低于250。 H3PO4 14.6M，有較強絡(luò)合能力，常用來溶解合金鋼和難溶

9、礦物。,堿溶：NaOH，溶解以酸性為主的兩性氧化物如As2O3，Al鉛合金，20%30%在白金器皿或聚四氟乙烯容器中。, 熔融法,利用酸性或堿性熔劑與試樣在高溫下進行復分解反應,使被測組分轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苡谒蛩岬幕衔?酸性熔劑 K2S2O7 KHSO4,堿性熔劑 Na2CO3 NaOH Na2O2,分解 氧化物礦石,分解 大多數(shù)酸性礦物,試樣的分解的方法應根據(jù)試樣的性質(zhì)進行選擇。,石英或鉑坩堝熔融,鐵、銀或剛玉坩堝,熔劑,酸性熔劑K2S2O7能與各種難于分解的氧化物反應。400左右 2 K2S2O7+ TiO2= Ti(SO4)2+2K2SO4 熔融后冷卻稀H2SO4浸出，K2S2O7熔融在瓷坩

10、堝或石英坩堝中。,堿性熔劑Na2CO3，K2CO3熔融 Na2CO3：M.P850，K2CO3：M.P890，11 Na2CO3 、K2CO3 M.P 700 用來分解硅酸鹽、含氧化鋁及難溶的磷酸鹽，硫酸鹽等。 NaAlSi3O8（長石）+3Na2CO3 = NaAlO2 + 3Na2SiO3 +3CO2 BaSO4（重晶石）+ Na2CO3 =Na2SO4+BaCO3 熔融后可采用不同的方法用酸或水浸泡 碳酸鹽熔融一般在鉑坩堝中進行或瓷坩堝鋪多層濾紙代替?？杉尤隟ClO3，KClO3有氧化性，可將S、As、Cr氧化為SO42-，AsO43-，CrO4-。,Na2O2強堿性、強氧化 熔融溫度6

11、00700，可分解難溶于酸的Fe、Cr、Ni、Mo、W合金、Pt合金，熔塊冷卻以水浸取。 可在鐵坩堝中也可用鎳坩堝。為防止侵蝕坩堝可在稍低溫度下燒結(jié)。,NaOH，KOH熔融 NaOH，M.P318；KOH，M.P380。強堿性熔劑可用來分解硅酸鹽，含SiO2礦樣，含氧化鋁，TiO2，SnO2，鉻鐵礦等試樣。 不能在鉑坩堝進行，只能在鐵、鎳、石墨、銀、金坩堝中進行。,熔融方法,在坩堝中進行。 稱取已經(jīng)磨細、均勻的試樣于坩堝中加入熔劑混勻，開始緩慢升溫，然后逐漸升高溫度到熔融物變澄清，冷卻，溶解。,燒結(jié)法,試樣與固體試劑在低于熔點的溫度下進行反應。可在瓷坩堝中進行。 Na2CO3ZnO 燒結(jié)測煤或

12、礦石中硫 CaCO3NH4Cl燒結(jié)測硅酸鹽中K+、Na+,有機物的分解,通常使用干式灰化法和濕式消化法, 干式灰化法:,試樣在馬弗爐中加高溫( 400700 )分解,有機物燃燒后留下的無機殘渣以酸提取后制備成分析試液,氧瓶燃燒法是干式灰化法常用的方法,試樣包在定量濾紙內(nèi),用鉑絲固定,放入充滿氧氣的密封燒瓶內(nèi)燃燒.,試樣中的鹵素形成 鹵素離子,硫 形成硫酸根,磷 形成磷酸根,金屬元素形成金屬氧化物,優(yōu)點,試樣分解完全, 操作簡便快速, 適用于少量試樣的分析, 濕式消化法:,混合酸(硝酸+硫酸作為溶劑)分解試樣,優(yōu)點: 簡便, 快速,注意 對于容易形成揮發(fā)性化合物的被測物質(zhì),一般采用蒸餾法分解,溶

13、劑浸提法 利用樣品各組分在某一溶劑中溶解度的不同，將各組分溶解分離的方法。 （1）浸泡提取法（液-固萃取法） （2）溶劑萃取法（液-液萃取法）,蒸餾法 是利用液體樣品中各組分沸點溫度的不同，將樣品中有關(guān)成分分離或凈化的方法。樣品中的易揮發(fā)組分在蒸餾時變?yōu)闅怏w揮發(fā)出來，收集餾液分析。,（1）常壓蒸餾：常壓下受熱不分解或沸點不太高的物質(zhì)。 （2）減壓蒸餾：常壓下受熱易分解或沸點太高的物質(zhì)。 （3）水蒸氣蒸餾：適用于沸點較高，易炭化，易分解物質(zhì)。 （4）分餾,2-3分析方法的選擇,測定的具體要求,被測組分的含量,被測組分的性質(zhì),共存組分干擾等,2-4定量分析結(jié)果的表示,1 被測組分的化學表示形式,

14、結(jié)果通常以待測組分實際存在形式的含量表示,例如 測食鹽樣品中氯的含量, 以 NaCl %表示分析結(jié)果, 如果待測組分的實際存在形式不清楚，結(jié)果以氧化物或元素形式的含量表示, 金屬材料或有機分析中，常以元素 形式的含量表示 C Zn,例如 硅酸鹽水泥中的 Fe AI Ca Mg 含量 常 以 Fe2O3 AI2O3 CaO MgO 的含量表示分析結(jié)果, 結(jié)果通常以待測組分實際存在形式的含量表示, 如果待測組分的實際存在形式不清楚，結(jié)果以氧化物或元素形式的含量表示,例如 分析鐵礦石， 以 Fe% 表示。, 金屬材料或有機分析中，常以元素 形式的含量表示, 電解質(zhì)溶液的分析結(jié)果，常以所存在的離子的含量表示。例如 K+ Na+ CI-,工業(yè)分析中常用所需要組分的含量表示分析結(jié)果。, 痕量組分, 常量組分 (質(zhì)量分數(shù)表示), 固體試樣,2 被測組分含量的表示方法,可用 ugg-1 (ngg-1 pgg-1)表示,待測組分體積 mL/試液的體積(100mL),100mL試液體積中所含被測物質(zhì)的質(zhì)量 (g),質(zhì)量百分數(shù)% (m/m),體積百分數(shù)% (V/V),質(zhì)量體積百分數(shù)%(m/V),液體樣品,試液中的痕量組分常以ug/mL ng/mL pg/mL表示, 氣體樣品,常以體積百分