化验分析的一般知识和基本操作.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 样品的采集,物质的一般分析步骤,：采样称样试样分解分析方法选择干扰分离分析测定结果计算,1.采样的重要性：,试样常是大量的，其组成有的比较均匀，有的不均匀，分析时采取有时几克，几百毫克或更少，而分析的结果代表全部试样的平均组成。而采样的误差大于分析误差。,2.采样的方法：,采集的分析对象各种各样，例如：金属、土壤、化工产品、石油、工业用水、天然气等。,归结试样有气、固、液三种状态。,按组成分为：较均匀和不均匀两种。,2,一、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（g或mg）。,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,S,0,与取样（含制样）的标准偏差,S,s,和分析操作的标准偏差,S,a,有关。,3,二、有关采样的基本术语,1、采样单元(sampling unit),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（primary sample，送检样),合并所采集的所有份样所得的样品,4,4、实验室样品(laboratory sample),为送往实验室供分析检验用的样品,5、参考样品（reference sample，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（test sample）,由实验室样品制备，用于分析检验的样品,5,三、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/T 6678-2003,化工产品采样总则。,8,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。,9,采集量经验计算公式,对于不均匀的物料，可采用下列试样的采集量经验计算公式：,m,Q,kd,a,式中,d 实验室样品中最大颗粒的直径，mm,m,Q,采取实验室样品的最低可靠质量，kg,k、a 经验常数，由实验室求得,一般k值在0.02-1之间，样品越不均匀，k值越大，物料均匀0.1-0.3，物料不太均匀0.4-0.6，物料极不均匀0.7-1.0；a=1.8-2.5，,地质,部门一般规定为,2,理查-切乔特公式,10,例如：采集某矿石样品时，若此矿石的最大颗粒直径为20 mm，k 值为0.06 kg/mm,2,m,Q,0.06 kg/mm,2,(20 mm),2,24 kg,如果将上述矿石最大颗粒破碎至4 mm,m,Q,0.06 kg/mm,2,(4 mm),2,0.96 kg 1kg,结论：,样品的颗粒越大，采样量越大。,因此，对块状物料，应在破碎后再采样。,3.组成较均匀的试样采集和制备,一般说，金属、水样及某些较为均匀的化工产品组成较均匀。任意采一部分或混合后取一部分即成为有代表性的分析样品。,金属,经高温熔炼，组成较均匀，采样时先磨去表面，然后多钻几个点及深度钻取采样。,水样,:根据水的性质不同，采集方法不同。生活水，按地点、深度、季节采样。工业水随工艺不同，废水不同，还随原材料不均、工艺间歇的变化。采样方法有平均混合水样、平均比例混合水样，自动取样器采集连续比例混合水样。采样要求，根据污染来源，分析项目而定。分析物理性质与化学成分用的水样采2L，用无色麿口塞玻璃细口瓶或聚乙烯塑料瓶。水样中含油类及有机物时，以玻璃瓶为宜。水样中测微量金属离子，用塑料瓶为宜。,第二节 采样方法,采样对象不同，采样方法也不相同：,一般化工取样普遍存在三种状态的物料：气态物料、液态物料和固态物料。,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。,采样设备：一般运行的生产设备上安装有采样阀。气体采样装置一般有采样管、过滤器、冷却器及气体容器组成。,静态气体取样:于气体的容器上装一个取样管，将气体试样取于球胆内（不宜放置过夜）立即分析。取少量时可用注射器抽取。大气中取样常用双连球取样。,动态气体取样:取样时注意气体的流速不均匀性，（中心位置比管壁处要大）为取平均气样，取样管插入1/3直径深度。取样管切成斜面，面对气流方向。,如果气体温度过高，取样管外应装夹套，通入冷水冷却。如气体中有较多尘粒，可在取样管中放一支装有玻璃棉的过滤管。,对于有压力的管道中气体样品的取样：常压气体采样，一 般打开取样管旋塞即可取样。负压气体采样，连接抽气泵采样。高压气体采样，取样管与容器间接一个缓冲器。,一、气态物料样品的采集,14,气体物料的采样方法,采样点的设置：根据液体的分布特点、均匀程度选择合适的液体断面。,（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,（三）地表水的取样。,二、液态物料样品的采集,水样的采集基本操作,（1）采样前将采样瓶用水样冲洗至少3次。,（2）采样时，水要缓缓流入样瓶，不要完全装满，水样与瓶塞间留空隙（不超过1cm以防水温改变时瓶塞挤掉）,（3）水管或泵水井采样时，将水龙头或泵打开，放水数分钟，使积在水管中的杂质冲洗掉，再取样。,（4）池、江、河采样时，用系绳的采样瓶沉入一定深度（2050cm）采样，按几个不同深度点采平均试样。,（5）工业废水采样：根据其性质、排放情况及分析项目要求，采用4种方法。,间隔式平均采样对连续排出水质稳定的生产设备采用法采取等体积水样。平均取样或平均比例取样对几个性质相同的生产设备排出废水，采同体积水样混合装瓶。瞬间采样对通过废水池停留相当时间后继续排出的工业废水，一次采取。,单独采样对某些工业废水，如油类，分布不均匀，难采到代表性样的，而且在放置过程中水样中杂技容易浮于水面或沉淀，若从全分析中取一部分测量某项目时，则会影响到分析结果。,三、固态物料样品的采集,组成均匀的化工产品取任意部分为分,析试样。,大容器内取样由于相对密度不同而影响均匀度，可从上、中、下不同高度处取样然后混匀。,小容器（如瓶、袋、桶）则从总体物料单元数随机抽取数件。,总体物料单元数小于500的按表,总体物料大于500的，按总体物料单元立方根的3倍确定采样单元数即S,总体物料单元数,先取的最少单元数,总体物料单元数,先取的最少单元数,110,全部,182216,18,1149,11,217254,19,5064,12,255296,20,6581,13,297343,21,82101,14,344394,22,102125,15,395450,23,126151,16,451512,24,152181,17,（一）不同包装中固态工业产品的采集（均匀固体物料）,（一）不同包装中固态工业产品的采集（均匀固体物料）,例：有一批尿素，总共600袋、则采样单元数应该为多少？,S,S =25.3，,则应取26袋。,20,取样钻,适用于粉末、小颗粒、小晶体等固体化工产品采样,自袋、罐、桶中采集粉末装物料样品时，通常采用取样钻。取样钻为钻身750mm，外径18mm，槽口宽12mm，下端30,角锥的不锈钢管或铜管,取样时，将取样钻由袋（罐、桶）口的一角沿对角线插入袋（罐、桶）内的1/33/4处，旋转180,后抽出，刮出钻槽中物料作为一个子样。,（二）商品煤样品的采集（不均匀固体物料）,1.物料流中采样,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。采样应按照左、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。,自动化,的采样器，定时、定量连续采样。,当采用相同的时间间隔采样时，若物料流的流量均匀，则采用的时间间隔,T,可用下式计算：,T,采样的时间间隔 min,Q,物料批量 t,n,份样数目 个,G,物料流量 t/h,2.运输工具中的物料,30t以下 40t-50t 50t以上,当车皮容量为30t以下时，沿斜线方向，采用三点采样；当车皮容量为40t或50t时，采用四点采样；当车 皮容量为50t以上时，采用五点采样。,3.物料堆中采样,0.5m,12m,h,=0.3m,m,=5kg,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。,（三）其他固体物料样品的采集,1、矿石物料：矿山取样一般采用,刻槽,取样、,钻孔,取样、,炮眼,取样、,拣块,取样或,沿矿山开采面分格,取样等方法。,2、钢样样品的采集：熔炼阶段分析试样的采集、钢材分析试样的取样、采集试样的注意事项。,第三节 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（筛分）,、,混合,、,缩分,等步骤。,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。,27,二、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。,三、混匀,混匀法通常有,铁铲法,或,环锥法,、,掀角法,。,铁铲法或堆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。,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,。,30,有一矿样质量为2kg。已全部通过20目筛,求需要缩分出具有代表性的样品的最小质量,至多,缩分多少次,（K取0.2）。,解：过20目筛的矿样最大颗粒直径d可查筛目与孔径对比表，得0.84mm。则可求得应保留的最小质量为缩分次数m为：,因为缩分后保留试样的最小质量为0.141kg，只能缩分,三次,。,举例：,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,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,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,第四节 试样的分解,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。,分解试样的目的,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,。,常用的分解方法有酸碱溶解法、熔融法和半熔法。,分解试样的方法,1、,酸碱溶解法,（一）酸溶法,1盐酸（HCl）2氢氟酸（HF）,3硝酸（HNO,3,）4磷酸（H,3,PO,4,）,5硫酸（H,2,SO,4,）6高氯酸（HClO,4,）,（二）碱溶法,300400g/L的氢氧化钠溶液能剧烈分解铝及其合金。,酸碱溶解法,几种常用酸的适用范围,酸,适用范围,HCl,铁、铝、镁、锰、锌、锡、钛、铬、稀土等金属及合金；,大多数的碳酸盐、氧化物、磷酸盐、硼酸盐、硫化物等化合物；,软锰矿、褐铁矿、硅酸盐矿；水泥,HNO,3,铁、铜、镍、钼等金属及合金；,碳酸盐、磷酸盐、硫化物、氧化物等,H,2,SO,4,稀硫酸可溶解氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫化物及砷化物矿石等；,热浓硫酸可以分解锑、氧化砷、锡、铅的合金及冶金工业产品；,几乎所有的有机物都能被热浓硫酸氧化,H,3,PO,4,合金钢；铬矿、氧化铁矿和炉渣,HF,难分解的硅酸盐；,与硝酸、高氯酸、磷酸或硫酸混合使用，可以分解硅酸盐、磷矿石、银矿石、石英、富铝矿石、铌矿石,HClO,4,硫化物、氟化物、氧化物、碳酸盐等；,铀、钍、稀土的磷酸盐等矿物,2、熔融法,熔融分解的目的是利用酸性或碱性熔剂与试,样在高温下进行复分解反应，使试样中的组分转,化成易溶于水或酸的化合物。,熔融硅酸盐矿物和其它矿物的熔剂很多，一般多为碱金属化合物。常用的有无水碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、焦硫酸钾、硼砂、偏硼酸锂等。,3、半熔法,是指熔融物呈烧结状态的一种熔样方法，又称烧结法。此法在低于熔点的温度下，让试样与固体试剂发生反应。,常用的半混合熔剂有:MgO-Na,2,CO,3,（2+3）,MgO-Na,2,CO,3,（2+1），ZnO-Na,2,CO,3,（1+2）。,硅酸盐分析中采用的半熔法一般是在铂坩埚中，加入试料质量的0.61倍的无水碳酸钠，于950温度下灼烧510min。石灰石、白垩土、水泥生料的系统分析，常用此方法分解试样。,4、其它的分解法,（一）电解氧化溶解法,（二）加压溶解法,（三）超声波振荡溶解法,（四）微波溶解法,常用坩埚及其适用温度和熔剂,坩埚,最高温度/,适用熔剂,铂坩埚,1200,Na,2,CO,3,、,K,2,S,2,O,7,（焦硫酸钾）,、,HF,银坩埚,700,NaOH,镍坩埚,900,Na,2,CO,3,、Na,2,O,2,、,NaOH,铁坩埚,600,Na,2,CO,3,、Na,2,O,2,、,NaOH,瓷坩埚,9001000,K,2,S,2,O,7,、KHSO,4,