1、 精品课程化工学院精品课程组工业分析工业分析 精品课程化工学院精品课程组学习情境二 试样的采取与制备 精品课程化工学院精品课程组在学习情境一我们学过了工业分析的任务和作用，请大家回顾一下：在学习情境一我们学过了工业分析的任务和作用，请大家回顾一下：工业分析是分析化学在工业生产中的具体应用。是研究物料组成的分工业分析是分析化学在工业生产中的具体应用。是研究物料组成的分析方法和相关理论的集合体。析方法和相关理论的集合体。工业分析具有不同于普通教学分析实验的特点。工业分析具有不同于普通教学分析实验的特点。代表性、分解方法、除干扰、分析速度课程的导入工业分析是工业生产的眼睛，可以指导和促进生产。精品课
2、程化工学院精品课程组 工业分析的任务是从大批物料(工业生产中的原料、辅助材料、中间产品、产品、副产品及生产过程中的废物等）中确定某种或某些组分的平均质量分数。用于指导和促进工业生产，被誉为工业生产的“眼睛”，起到“把关”的作用。工业分析测定步骤：采样 制样 分解样品 消除干扰 方法的选择 结果的计算和数据的评价 本情境的重点：样品的采取与处理试样的制备与分解 精品课程化工学院精品课程组一、采样的基本术语一、采样的基本术语采样单元份样（子样)样品原始平均试样分析化验单位 实验室样品备考样品 精品课程化工学院精品课程组 二、采样的目的二、采样的目的 1.技术方面技术方面 确定原材料、半成品及成品的
3、质量。确定原材料、半成品及成品的质量。控制生产工艺过程。控制生产工艺过程。鉴定未知物。鉴定未知物。确定污染的性质、程度和来源。确定污染的性质、程度和来源。验证物料的特性或特性值。验证物料的特性或特性值。测定物料随时间，环境的变化。测定物料随时间，环境的变化。鉴定物料的来源等。鉴定物料的来源等。精品课程化工学院精品课程组2.商业方面商业方面确定销售价格。确定销售价格。验证是否符合合同的规定。验证是否符合合同的规定。保证产品销售质量，满足用户的要求等。保证产品销售质量，满足用户的要求等。3.法律方面为了检查物料是否符合法令要求。为了检查生产过程中泄露的有害物质是否超过允许极限。为了法庭调查，确定法
4、律责任，进行仲裁等。4.安全方面 确定物料是否安全及其危险程度。分析发生事故的原因。按危险性进行物料的分类等。精品课程化工学院精品课程组 三、采样技术三、采样技术 1.采样原则采样原则 均匀物料均匀物料的采样原则上可以在物料的任意部位的采样原则上可以在物料的任意部位进行，但要注意在采样过程中不应带进杂质，且进行，但要注意在采样过程中不应带进杂质，且尽量避免引起物料的变化尽量避免引起物料的变化(如吸水、氧化等如吸水、氧化等)。不均匀物料不均匀物料一般采取随机采样。对所得样品分一般采取随机采样。对所得样品分别进行测定，再汇总所有样品的检测结果，可以别进行测定，再汇总所有样品的检测结果，可以得到总体
5、物料的特性平均值和变异性的估计量。得到总体物料的特性平均值和变异性的估计量。精品课程化工学院精品课程组 2.确定样品数和样品量确定样品数和样品量(1)样品数样品数 对多单元的被采物料，采样操作可分为两步：第一步，选对多单元的被采物料，采样操作可分为两步：第一步，选取一定数量的采样单元；第二步，对每个单元按物料特性取一定数量的采样单元；第二步，对每个单元按物料特性值的变异性类型进行采样。值的变异性类型进行采样。(2)样品量样品量 样品量应至少满足以下要求：样品量应至少满足以下要求：至少满足三次重复检测的需要；至少满足三次重复检测的需要；当需要留存备考样品时，必须满足备考样品的需要；当需要留存备考
6、样品时，必须满足备考样品的需要；对采得的样品如需要作制样处理时，必须满足加工处理对采得的样品如需要作制样处理时，必须满足加工处理的需要。的需要。三、采样技术三、采样技术 精品课程化工学院精品课程组 3.采样误差采样误差 在采样的过程中，采得的样品可能包含采样的在采样的过程中，采得的样品可能包含采样的偶然误差和系统误差。其中偶然误差和系统误差。其中偶然误差偶然误差是由一些无是由一些无法控制的偶然因素所引起的，这虽无法避免，但法控制的偶然因素所引起的，这虽无法避免，但可以通过可以通过增加采样的重复次数增加采样的重复次数来缩小这个误差。来缩小这个误差。而系统误差是由于采样方案不完善、采样设备有而系统
7、误差是由于采样方案不完善、采样设备有缺陷、操作者不按规定进行操作以及环境等的影缺陷、操作者不按规定进行操作以及环境等的影响产生的，其偏差是定向的，必须尽力避免。响产生的，其偏差是定向的，必须尽力避免。三、采样技术三、采样技术 精品课程化工学院精品课程组 四、采样记录四、采样记录和采样报告和采样报告 采样时应记录被采物料的状况和采样操作，如物料的采样时应记录被采物料的状况和采样操作，如物料的名称、来源、编号、数量、包装情况、存放环境，采样部名称、来源、编号、数量、包装情况、存放环境，采样部位、所采样品数和样品量、采样日期、采样人等。必要时位、所采样品数和样品量、采样日期、采样人等。必要时可填写详
8、细的采样报告。可填写详细的采样报告。精品课程化工学院精品课程组12345橡 皮 管旋 塞弹 簧 夹封 闭 液 瓶气 样 瓶采 样 瓶 装 置 图 五、液体样品的采集 精品课程化工学院精品课程组空气排尽。瓶封闭液进入提高瓶打开弹簧夹首先瓶中注满封闭液1125完成采样工作夹紧弹簧至需要量关旋塞气体进入瓶降低瓶与采样管连接和橡皮管然后经旋塞541234液体样品的采集步骤 精品课程化工学院精品课程组 1.上浮球上浮球 2.支撑杆支撑杆 3.高液位取样管高液位取样管 4.中间取样管中间取样管 5.低液位低液位取样管取样管 6.罐壁罐壁 7.取样泵取样泵 8.支座支座 HFCY油罐自动采样器原理图 精品课
9、程化工学院精品课程组ZSC-IIZSC-II智能恒温智能恒温水样采样器水样采样器 精品课程化工学院精品课程组六、固体样品的采取和制备六、固体样品的采取和制备 精品课程化工学院精品课程组1、采样工具、采样工具 精品课程化工学院精品课程组取样钻 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。精品课程化工学院精品课程组2、采样程序、采样程序（1）确定采取的样品数确定采取的样品数单元物料
10、（车厢、袋）：单元物料（车厢、袋）：总体物料的总体物料的单元数小于单元数小于500500时，时，采取的样品单元数采取的样品单元数按照按照下表下表1-11-1的规定确定的规定确定:当总体物料的当总体物料的单元数大于单元数大于500500时，可按总体单元数立方时，可按总体单元数立方根的根的3 3倍数确定倍数确定：n-n-采取的样品单元数采取的样品单元数N-N-总单元数总单元数33Nn 精品课程化工学院精品课程组 表表1-1 1-1 选取采样单元数的规定选取采样单元数的规定 总体物料的单元数 选取的最小单元数 总体物料的单元数 选取的最小单元数 110全部单元18221618114911217254
11、19506412255296206581132973432182101143443942210212515395450231261511645151224152181 17 精品课程化工学院精品课程组松散物料（堆）松散物料（堆）a.a.小于小于2.52.5吨吨 7 7个采样单元元（点）个采样单元元（点）b b2.52.58080吨吨 个采样单元（个采样单元（整整数数）c c大于大于8080吨吨 40 40个采样单元个采样单元（2）确定样品的量至少满足三次重复测定的样品量必须满足备考样品所需量如需预处理，应满足所需量 20t 批量 精品课程化工学院精品课程组（3 3）确定采样方法：）确定采样方法
12、：从物料流中采样（传送带）：按一定时间间隔采样。从物料流中采样（传送带）：按一定时间间隔采样。在物料流中采样，通常采用舌形铲，一次横断面采取一在物料流中采样，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。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。能悬空铲取物料。精品课程化工学院精品课程组12mh=0.3mm=5kg0.5m 料堆上采样点的分布 从物料堆中采样：从堆顶（去除表面从物料堆中采样：从堆顶（去除表面20cm20cm）、堆）、堆腰、堆底（
13、距地面腰、堆底（距地面50cm50cm）分别采样。）分别采样。精品课程化工学院精品课程组.30t以下 40t-50t 50t以上 从运输工具中采样（汽车、火车）：采用斜线三点从运输工具中采样（汽车、火车）：采用斜线三点、四点或五点法，、四点或五点法，当车皮容量为当车皮容量为30t30t以下时，沿斜线方以下时，沿斜线方向，采用三点采样；当车皮容量为向，采用三点采样；当车皮容量为40t40t或或50t50t时，采用时，采用四点采样；当车四点采样；当车 皮容、量为皮容、量为50t50t以上时，采用五点采以上时，采用五点采样。样。精品课程化工学院精品课程组不同包装中固态工业产品的采集 如对于袋装化肥，
14、通常规定50件以内抽取5件；51100件，每增10件，加取1件；101500件，每增50件，加取2件；5011000件以内，每增100件，加取2件；10015000件以内，每增100件，加取1件。将子样均匀地分布该批物料中，然后用采样工具进行采集。精品课程化工学院精品课程组3、样品的制备与保存、样品的制备与保存（1）样品的制备基本操作）样品的制备基本操作破碎：手工破碎 机械破碎筛分：全部试样通过适当的筛子混匀：手工混匀（堆堆法）机械混匀缩分：手工缩分（堆堆四分法）机械缩分（机械分样器）精品课程化工学院精品课程组 对于液体试样，由于比较均匀，取样量也少，只要摇匀对于液体试样，由于比较均匀，取样量
15、也少，只要摇匀后分取一部分试液，即可进行分析；气体试样若直接连接后分取一部分试液，即可进行分析；气体试样若直接连接气体分析仪，量取一定体积后也可进行分析。但是，固态气体分析仪，量取一定体积后也可进行分析。但是，固态不均匀物料，采样量又大，不能直接采用。必须把大量的不均匀物料，采样量又大，不能直接采用。必须把大量的原始平均试样，进行一系列的烘干、破碎、过筛、混匀、原始平均试样，进行一系列的烘干、破碎、过筛、混匀、缩分等手续，制成缩分等手续，制成20-30g重的实验室分析试样，并保证实验重的实验室分析试样，并保证实验分析试样能代表大堆物料的平均组成。分析试样能代表大堆物料的平均组成。精品课程化工学
16、院精品课程组 如遇试样过于潮湿，则在粉碎、研细与过筛时，就会发生沾粘或堵塞现象而使制备工作发生困难，遇到这种情况，必须先将试样烘干。用烘箱烘干：试样量少，可用烘箱在105-110。若是容易分解的样品，则烘干的温度应低至60-65。用外线灯烘干：当无烘箱时，亦可用红外线灯烘干，或用其他办法代替。精品课程化工学院精品课程组 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。粗碎：将最大颗粒直径碎至25毫米 中碎：将25毫米碎至5毫米 细碎：将5毫米碎至0.14毫米 粉碎：将0.14毫米粉磨至0.074毫米以下 破
17、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。精品课程化工学院精品课程组 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)。精品课程化工学院精品课程组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。精品课程化工学院精品课
18、程组 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。常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。精品课程化工学院精品课程组 将混合均匀的样将混合均匀的样品堆成圆锥形，用品堆成圆锥形，用铲子将锥顶压平成铲子将锥顶压平成截锥体，通过截面截锥体，通过截面圆心将锥体分成四圆心将锥体分成四等份，弃去任一相等份，弃去任一相对两等份。对两等份。四分法示意图 精品课程化工学院精品课程组 将混匀的样品铺成将混匀的样品铺成正方形的均匀薄层，用正方形的均匀薄层，用直尺或特制的木格架划直尺或特制的木格架划分成若干个小正方形。分成若干个小正方形。用小铲子将每一定间隔用小铲子将每一定间隔内的小正方形中的
19、样品内的小正方形中的样品全部取出，放在一起混全部取出，放在一起混合均匀。其余部分弃去合均匀。其余部分弃去或留作副样保管。或留作副样保管。正方形挖取法 精品课程化工学院精品课程组 分样器为中间有一个分样器为中间有一个四条支柱的长方形槽，四条支柱的长方形槽，槽低并排焊着一些左右槽低并排焊着一些左右交替用隔板分开的小槽交替用隔板分开的小槽（一般不少于（一般不少于1010个且须个且须为偶数），在下面的两为偶数），在下面的两侧有承接样槽。将样品侧有承接样槽。将样品倒入后，即从两侧流入倒入后，即从两侧流入两边的样槽内，把样品两边的样槽内，把样品均匀地分成两份，其中均匀地分成两份，其中的一份弃去，另一份再的
20、一份弃去，另一份再进一步磨碎、过筛和缩进一步磨碎、过筛和缩分。分。分样器示意图 精品课程化工学院精品课程组 对分析试样粒度的要求与试样分解的难易程度等因素有关。经最后缩分得到的试样一般为2030g（可根据需要或少或多些），还需要在玛瑙研钵中充分研细，使样品最终全部通过170目(0.088mm)或200目(0.074mm)筛。精品课程化工学院精品课程组对于不均匀的物料，可采用下列试样的采集量经验计算公式：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：mQ kda 式中式中 d 实验室样品中最大颗粒的直径，实验室样品中最大颗粒的直径，mm mQ 采取实验室样品的最低可靠质量，采取实验室样品
21、的最低可靠质量，kg k、a 经验常数，由实验室求得经验常数，由实验室求得 一般一般k值在值在0.02 1之间，样品越不均匀，之间，样品越不均匀，k值越大，物料均匀值越大，物料均匀0.1 0.3，物料不太均匀物料不太均匀0.4 0.6，物料极不均匀物料极不均匀0.7 1.0；a=1.8 2.5，地质部门一般规定为，地质部门一般规定为2。精品课程化工学院精品课程组结 论物料的颗粒越大，则最低采样量品越多；样品越不均匀，最低采样量也越多。因此，对块状物料，应在破碎后再采样。精品课程化工学院精品课程组例如：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/mm2mQ0.0
22、6 kg/mm2(20 mm)2 24 kg如果将上述矿石最大颗粒破碎至4 mmmQ0.06 kg/mm2(4 mm)2 0.96 kg 1kg结论：样品的颗粒越大，称样量越大aQkdm 根据：精品课程化工学院精品课程组2.试样的保存试样的保存试样保存于适当材质的容器内，标签写明试样保存于适当材质的容器内，标签写明名称、来源、编号、数量、包装情况、存名称、来源、编号、数量、包装情况、存放环境、采样部位放环境、采样部位。样品保存期限一般为六个月。样品保存期限一般为六个月。保存试样容器包装情况来样编号送样日期试样名称存放环境试样来源采样部位试样数量备注 精品课程化工学院精品课程组四、试样的分解四、
23、试样的分解（一）试样分解应遵循的原则：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4.防止引入干扰组分5.分解方法与测定方法适应6.根据溶（熔）剂不同选择适当的器皿 精品课程化工学院精品课程组（二）试样的分解方法（二）试样的分解方法1.水溶解法：碱金属的盐，大多数碱土金属盐、铵盐、无机酸盐（钡、铅、硫酸盐、钙的磷酸盐除外）无机卤化物（银、铅、汞、卤化物除外）2.酸分解法：利用酸的酸性，氧化性，配位性，将试样分解为溶液 常用酸：HCL、HNO3、H2SO43.熔融分解法:将试样与酸性或碱性溶剂混匀后在适当容器内经高温进行分解生成易溶于水的产物。熔融分解法分解能力强，效果好，反应物浓度高，操作麻烦，易引入杂质，易造成组分损失。
