分析试样的采集与制备分析化学优秀课件.ppt

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1、分析试样的采集与制备分析化学课件第1页，本讲稿共43页2.1 分析试样的采集和预处理分析试样的采集和预处理试样的制备试样的制备:试样的采集和预处理试样的采集和预处理分析试样的采集分析试样的采集:指从大批物料中采取少量样本作为原始试样，指从大批物料中采取少量样本作为原始试样，所采试样应具有高度的代表性，采取的试样的所采试样应具有高度的代表性，采取的试样的组成能代表全部物料的平均组成。组成能代表全部物料的平均组成。根据具体测定需要，遵循代表性原则随机采样根据具体测定需要，遵循代表性原则随机采样根据状态根据状态:气，固，液等气，固，液等根据对象根据对象:环境，矿物岩石，生物，金属与合金，食品等环境，

2、矿物岩石，生物，金属与合金，食品等应按照一定的原则、方法进行。这些可参阅相关的国家标准和各行业制应按照一定的原则、方法进行。这些可参阅相关的国家标准和各行业制定的标准定的标准第2页，本讲稿共43页若测量误差很小若测量误差很小,分析结果的误差主要是由采样引起的分析结果的误差主要是由采样引起的整批物料中组分平均含量区间为整批物料中组分平均含量区间为:m:整批物料中组分平均含量，整批物料中组分平均含量，:为试样中组分平均含量，为试样中组分平均含量，t:与测定次数和置信度有关的统计量，与测定次数和置信度有关的统计量，s:各个试样单元含量标准偏差的估计值，各个试样单元含量标准偏差的估计值，n:采样单元数

3、采样单元数其中：其中：采样公式采样公式:采样单元数采样单元数第3页，本讲稿共43页试样多样化，不均匀试样应，选取不同部位进行采样，试样多样化，不均匀试样应，选取不同部位进行采样，以保证所采试样的代表性。以保证所采试样的代表性。1 固体试样固体试样土壤样品土壤样品:采集深度采集深度0-15cm的表地为试样，按的表地为试样，按3点式点式(水田出口，入口和中水田出口，入口和中心点心点)或或5点式点式(两条对角线交叉点和对角线的其它两条对角线交叉点和对角线的其它4个等分点个等分点)取样。每点采取样。每点采1-2kg，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分等步，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分等步骤，取粒径小于骤

4、，取粒径小于0.5 m mm的样品作分析试样。的样品作分析试样。沉积物沉积物:用采泥器从表面往下每隔用采泥器从表面往下每隔1米取一个试样，经压碎、风干、粉碎、米取一个试样，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分，取小于过筛、缩分，取小于0.5 m mm的样品作分析试样。的样品作分析试样。金属试样金属试样:经高温熔炼，比较均匀，钢片可任取。对钢锭和铸铁，钻取几经高温熔炼，比较均匀，钢片可任取。对钢锭和铸铁，钻取几个不同点和深度取样，将钻屑置于冲击钵中捣碎混匀作分析个不同点和深度取样，将钻屑置于冲击钵中捣碎混匀作分析试样。试样。第4页，本讲稿共43页固体试样制备固体试样制备混合与缩分混合与缩分 破碎和过筛

5、破碎和过筛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：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：QKd2 Q为保留样品的最小质量为保留样品的最小质量(kg)d为样品中最大颗粒直径为样品中最大颗粒直径(mm)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0.051之之间，因固体物料种类和性质不同而异。间，因固体物料种类和性质不同而异。第5页，本讲稿共43页缩分四分法取样图解缩分四分法取样图解第6页，本讲稿共43页有试样有试样20kg，粒度，粒度6mm，缩分后剩，缩分后

6、剩10kg若要求试样粒度不大于若要求试样粒度不大于2mm,那那么么mQ0.2kgmm-2(2mm)2;即即mQ0.8kg;10kg缩缩分分3次次后后，剩剩1.25kg，大大于于0.8kg mQ0.2kgmm-2(6mm)2;即即mQ7.2kg;矿石样品要求过矿石样品要求过100200目筛，相当于目筛，相当于0.1490.074mm直径直径第7页，本讲稿共43页采集平均试样时的最小质量采集平均试样时的最小质量筛号筛号/目目筛孔直筛孔直径径/mm最小质量最小质量/KgK=0.10.20.30.51.036.724.529.0313.5522.645.263.361.132.263.395.6511

7、.3102.000.400.801.202.004.00200.830.0690.140.210.350.69400.420.0180.0350.0530.0880.176600.250.0060.0130.0190.0310.063800.1770.0030.0060.0090.0160.031第8页，本讲稿共43页食品试样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。处理步骤。可用可用“随机取样随机取样”和和“缩分缩分”,防止污染要求更严防止污染要求更严预干燥：含水试样干燥至衡重，计算水分预干燥：含水试样干燥至衡重，计算水

8、分脱脂脱脂 对含脂肪高的样品，置于乙醚（对含脂肪高的样品，置于乙醚（100g样品需样品需500ml乙醚）中，静止过夜，除去乙醚层，风干乙醚）中，静止过夜，除去乙醚层，风干研磨研磨 成细而均匀的分析试样成细而均匀的分析试样第9页，本讲稿共43页第10页，本讲稿共43页液体试样一般比较均匀，取样单元可以较少液体试样一般比较均匀，取样单元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，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液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶，一般情况下两，一般情

9、况下两者均可使用。但当要检测试样中的有机物时，宜选者均可使用。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，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待测组分的影响 2 液体试样液体试样第11页，本讲稿共43页第12页，本讲稿共43页液体试样的化学组成容易发生变化，应立即对其进液体试样的化学组成容易发生变化，应立即对其进行测试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变化保存措施有：控制溶液的保存措

10、施有：控制溶液的pH值、加入化学稳定试剂、值、加入化学稳定试剂、冷藏和冷冻、避光和密封等。冷藏和冷冻、避光和密封等。采取这些措施旨在减采取这些措施旨在减缓生物作用、化合物或配合物的水解、氧化还原作缓生物作用、化合物或配合物的水解、氧化还原作用及减少组分的挥发。保存期长短与待测物的稳定用及减少组分的挥发。保存期长短与待测物的稳定性及保存方法有关。下表所示为几种常见的保存方性及保存方法有关。下表所示为几种常见的保存方法法 第13页，本讲稿共43页n根据水种类：天然水（河、湖、海、地下）；用水根据水种类：天然水（河、湖、海、地下）；用水（引用、工业用、灌溉）；排放水（工业废水、（引用、工业用、灌溉）

11、；排放水（工业废水、城市污水）城市污水）n根据分析项目要求根据分析项目要求n采样多变性：河水采样多变性：河水上、中、下（大河：左右两岸上、中、下（大河：左右两岸和中心线；中小河：三等分，距岸和中心线；中小河：三等分，距岸1/3处）；湖水处）；湖水-从从四周入口、湖心和出口采样；海水四周入口、湖心和出口采样；海水-粗分为近岸和粗分为近岸和远岸；生活污水远岸；生活污水-与作息时间和季节性食物种类有关；与作息时间和季节性食物种类有关；工业废水工业废水-与产品和工艺过程及排放时间有关与产品和工艺过程及排放时间有关n水样的保存和予处理水样的保存和予处理 对于不同测定项目，采用不同对于不同测定项目，采用不

12、同目的的保存方法目的的保存方法水样水样第14页，本讲稿共43页第15页，本讲稿共43页第16页，本讲稿共43页第17页，本讲稿共43页n用泵将气体充入取样容器；采用装有固体吸附剂用泵将气体充入取样容器；采用装有固体吸附剂或过滤器的装置收集；过滤法用于收集气溶胶中或过滤器的装置收集；过滤法用于收集气溶胶中的非挥发性组分的非挥发性组分 n固体吸附剂采样：是让一定量气体通过装有吸附剂固体吸附剂采样：是让一定量气体通过装有吸附剂颗粒的装置，收集非挥发性物质颗粒的装置，收集非挥发性物质 n大气试样，根据被测组分在空气中存在的状态大气试样，根据被测组分在空气中存在的状态(气气态、蒸气或气溶胶态、蒸气或气溶

13、胶)、浓度以及测定方法的灵敏度，、浓度以及测定方法的灵敏度，可用直接法或浓缩法取样可用直接法或浓缩法取样n贮存于大容器贮存于大容器(如贮气柜或槽如贮气柜或槽)内的物料，因密度不内的物料，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处采取部分试样后混匀 3 气体试样气体试样第18页，本讲稿共43页采集气体物质装置采集气体物质装置（a)小型气体吸收管；（小型气体吸收管；（b)小型冲击式集尘器小型冲击式集尘器第19页，本讲稿共43页静态气体试样静态气体试样 直接采样，用换气或减压的方法将气体试样直直接采样，用换气或减压的方法将气体试

14、样直接装入玻璃瓶或塑料瓶中或者直接与气体分析仪连接接装入玻璃瓶或塑料瓶中或者直接与气体分析仪连接动态气体试样动态气体试样 采用取样管取管道中气体，应插入管道采用取样管取管道中气体，应插入管道1/3直径处，面直径处，面对气流方向对气流方向常压，打开取样管旋塞即可取样。若为负压，连接抽气泵，抽气常压，打开取样管旋塞即可取样。若为负压，连接抽气泵，抽气取样取样固体吸附法取样固体吸附法取样 用装有吸附剂如硅胶（吸附带氨基、羟基用装有吸附剂如硅胶（吸附带氨基、羟基的气体）、活性炭（吸附苯、四氯化碳）的气体）、活性炭（吸附苯、四氯化碳）、活性氧化铝和分、活性氧化铝和分子筛等的柱子吸附气体，吸附的气体用加热

15、法或萃取法解脱，子筛等的柱子吸附气体，吸附的气体用加热法或萃取法解脱，或与或与GC连接检测连接检测对于大气粉尘采用过滤式、冲击式和静电式取样，过滤式最普遍对于大气粉尘采用过滤式、冲击式和静电式取样，过滤式最普遍-采用玻璃纤维素纤维采用玻璃纤维素纤维(0.3 m mm)过滤过滤大气试样大气试样第20页，本讲稿共43页第21页，本讲稿共43页第22页，本讲稿共43页其组成因部位和时季不同而有较大差异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应注意有群体代表性外，还应

16、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采用新鲜样品进行分析4 生物试样生物试样第23页，本讲稿共43页第24页，本讲稿共43页生物样品中药残留测定样品生物样品中药残留测定样品生物试样：肌肉、肝、肾、皮肤、血液、蛋奶，尿液，生物试样：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血浆、

17、粪便等；对组织样品宜分取一个完整的解剖部分分储存生物材料的容器材料有塑料和玻璃，注意储存期间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、防腐和抑制降解等腐和抑制降解等血样：血浆、血清、血液血样：血浆、血清、血液尿样注意酸败和细菌污染，尿样注意酸败和细菌污染，4 4度冷藏和加入氯仿或甲度冷藏和加入氯仿或甲苯防腐苯防腐第25页，本讲稿共43页冷冻干燥法冷冻干燥法 样品放在冷冻干燥室内，抽真空至样品放在冷冻干燥室内，抽真

18、空至1.3-6.5bar（10-50mmHg),水变成冰，水变成冰，2-3天后冰全部升华天后冰全部升华用于水样的浓缩，植物、动物血清和其它含有易挥发组用于水样的浓缩，植物、动物血清和其它含有易挥发组分的干燥分的干燥NBS的果叶、牛肝、菠菜叶、松针、米粉、面粉、的果叶、牛肝、菠菜叶、松针、米粉、面粉、河沉积物等标准物质用冷冻干燥技术，未发现易挥河沉积物等标准物质用冷冻干燥技术，未发现易挥发的发的As,Hg等损失，等损失，I有明显损失，有明显损失，Br在酸性溶液中有在酸性溶液中有损失损失第26页，本讲稿共43页第27页，本讲稿共43页第28页，本讲稿共43页第29页，本讲稿共43页分析方法分为干法

19、分析（原子发射光谱的电弧激发）分析方法分为干法分析（原子发射光谱的电弧激发）和湿法分析和湿法分析 试样的分解：注意被测组分的保护试样的分解：注意被测组分的保护常用方法：溶解法和熔融法常用方法：溶解法和熔融法 对有机试样对有机试样,灰化法和湿式消化法灰化法和湿式消化法2.2 试样的分解试样的分解第30页，本讲稿共43页常用溶剂为水、酸、碱及混酸等，常用溶剂为水、酸、碱及混酸等，酸有盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸、磷酸；酸有盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸、磷酸；混酸有王水、红酸、硝酸混酸有王水、红酸、硝酸+高氯酸，高氯酸，HF+硫酸、硫酸、HF+硝酸硝酸等；等；NaOH溶液用于溶解一些两性金属

20、（溶液用于溶解一些两性金属（Al）和氧化物）和氧化物1 溶解法（湿法分解）溶解法（湿法分解）第31页，本讲稿共43页第32页，本讲稿共43页第33页，本讲稿共43页熔剂分为酸性熔剂和碱性熔剂。熔剂分为酸性熔剂和碱性熔剂。K2S2O7与与KHSO4为酸性为酸性熔剂，铵盐也属酸性溶剂，它们与碱性氧化物反应。熔剂，铵盐也属酸性溶剂，它们与碱性氧化物反应。NaOH,Na2CO3,Na2O2等为碱性溶剂，用于分解大多酸等为碱性溶剂，用于分解大多酸性矿物性矿物2 熔融法熔融法第34页，本讲稿共43页熔剂熔剂试样试样 坩埚材料坩埚材料 碳酸钠碳酸钠硅酸盐、粘土、高岭土、碳酸盐、硅酸盐、粘土、高岭土、碳酸盐、

21、磷酸盐、氟化物等磷酸盐、氟化物等铂铂氢氧化钠氢氧化钠硅酸盐、粘土、耐火材料、黑钨矿硅酸盐、粘土、耐火材料、黑钨矿铁、镍、银铁、镍、银过氧化钠过氧化钠几乎所有矿石（钼矿、铬铁矿、黑几乎所有矿石（钼矿、铬铁矿、黑钨矿、锆英石等）钨矿、锆英石等）锆、镍、墨锆、镍、墨铵盐铵盐方铅矿、黄铁矿、硫化矿等方铅矿、黄铁矿、硫化矿等瓷、瓷、TFE、铂、铂KHSO4与与K2S2O7铌、钽酸盐，铌、钽酸盐，Fe、Ti、Al氧化物矿氧化物矿瓷、石英、铂瓷、石英、铂KHF2与与NH4HF2锆石、绿柱石、铌钽酸盐锆石、绿柱石、铌钽酸盐鉑、银鉑、银偏硼酸锂偏硼酸锂岩石，硅酸盐，土壤，陶瓷，钢渣岩石，硅酸盐，土壤，陶瓷，钢渣

22、等等 石墨，铂石墨，铂 第35页，本讲稿共43页又又称称为为烧烧结结法法，它它是是在在低低于于熔熔点点的的温温度度下下，使使试试样样与与熔熔剂剂发发生生反反应应。通通常常在在瓷瓷坩坩埚埚中中进进行行。常常用用MgO或或ZnO与与一一定定比例的比例的Na2CO3混合物作为熔剂混合物作为熔剂用用来来分分解解铁铁矿矿及及煤煤中中的的硫硫。其其中中MgO、ZnO的的作作用用在在于于其其熔熔点点高高，可可以以预预防防Na2CO3在在灼灼烧烧时时熔熔合合，而而保保持持松松散散状状态态，使使矿矿石石氧氧化化得得更更快快、更更完完全全，反反应应产产生生的气体容易逸出。的气体容易逸出。碳酸钠与氯化铵也用于半熔融

23、分解的溶剂。熔剂与试样混碳酸钠与氯化铵也用于半熔融分解的溶剂。熔剂与试样混匀置于鉄匀置于鉄(或者镍或者镍)坩埚内，在坩埚内，在750-800左右半熔融。左右半熔融。主要用于硅酸盐中主要用于硅酸盐中 K+、Na+的测定等。的测定等。3 半熔法半熔法第36页，本讲稿共43页适于分解有机物或生物试样，以便测定其中的金属元适于分解有机物或生物试样，以便测定其中的金属元素、硫及卤素元素的含量。素、硫及卤素元素的含量。将试样置于马弗炉中加热燃烧将试样置于马弗炉中加热燃烧(一般为一般为400700)分解，分解，大气中的氧起氧化剂的作用，燃烧后留下无机残余大气中的氧起氧化剂的作用，燃烧后留下无机残余物。残余物

24、通常用少量浓盐酸或热的浓硝酸浸取，物。残余物通常用少量浓盐酸或热的浓硝酸浸取，然后定量转移到玻璃容器中然后定量转移到玻璃容器中氧瓶燃烧法氧瓶燃烧法 4 干式灰化法干式灰化法第37页，本讲稿共43页低温灰化法低温灰化法用射频放电来产生活性氧游离基，这种游离基的用射频放电来产生活性氧游离基，这种游离基的活性很强，能在低温下（活性很强，能在低温下（100）分解有机物和生物物质）分解有机物和生物物质干式灰化法的优点是不需加入或只加入少量试剂，干式灰化法的优点是不需加入或只加入少量试剂，这样避免了由外部引入的杂质，而且方法简便这样避免了由外部引入的杂质，而且方法简便缺点是因少数元素（缺点是因少数元素（C

25、,I,Br,Hg)挥发或器皿壁上玷附挥发或器皿壁上玷附金属而造成损失金属而造成损失 第38页，本讲稿共43页第39页，本讲稿共43页将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶内，煮解，将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶内，煮解，硝酸能破坏大部分有机物和被蒸发，最后剩余硫酸冒浓硝酸能破坏大部分有机物和被蒸发，最后剩余硫酸冒浓厚的厚的SO3白烟时，在烧瓶内进行回流，溶液变为透明白烟时，在烧瓶内进行回流，溶液变为透明用体积比为用体积比为3：1：1的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物的硝酸、高氯酸和硫酸的混合物进行消化，能收到更好的效果进行消化，能收到更好的效果 湿式消化法的优点是速度快，缺点是因加入试剂

26、而引湿式消化法的优点是速度快，缺点是因加入试剂而引入杂质，尽可能使用高纯度的试剂入杂质，尽可能使用高纯度的试剂 5 湿式灰化法湿式灰化法第40页，本讲稿共43页高压分解技术高压分解技术 置于置于 将试样和试剂密封反应器（将试样和试剂密封反应器（PTFE)中加热，高温高压，酸活性增强中加热，高温高压，酸活性增强提高了酸分解能力，酸用量少提高了酸分解能力，酸用量少有效防止易挥发元素损失有效防止易挥发元素损失污染小污染小对试样粒度大小要求不严格（对试样粒度大小要求不严格（1mm左右）左右）缺点：温度小于缺点：温度小于250；样重小；难分解试样可能不完；样重小；难分解试样可能不完全；密封全；密封第41

27、页，本讲稿共43页微波（微波（0.75-3.75mm)0.75-3.75mm)辅助消解法辅助消解法利用试样和适当的溶利用试样和适当的溶(熔熔)剂吸收微波能产生热量加热试样，微波产生的剂吸收微波能产生热量加热试样，微波产生的交变磁场使介质分子极化，极化分子在高频磁场交替排列导致分子高速交变磁场使介质分子极化，极化分子在高频磁场交替排列导致分子高速振荡，使分子获得高的能量，这两种作用，试样表层不断被搅动破裂，振荡，使分子获得高的能量，这两种作用，试样表层不断被搅动破裂，促使试样迅速溶促使试样迅速溶(熔熔)解解微波能直接转递给溶液中的各分子，溶液整体快速升温，加热效率高微波能直接转递给溶液中的各分子

28、，溶液整体快速升温，加热效率高微波消解一般采用密闭容器，这样可以加热到较高温度和较高压力，微波消解一般采用密闭容器，这样可以加热到较高温度和较高压力，使分解更有效，同时也可减少溶剂用量和易挥发组分使分解更有效，同时也可减少溶剂用量和易挥发组分(As,B,Cr,Hg,Se,Sb(As,B,Cr,Hg,Se,Sb，SnSn等）的损失等）的损失微波消解法可用于有机和生物样品的氧化分解，也可用于难熔微波消解法可用于有机和生物样品的氧化分解，也可用于难熔无机材料的分解无机材料的分解 第42页，本讲稿共43页试试样样分分解解最最好好结结合合干干扰扰组组分分的的分分离离，简简单单、快快速速进进行测定行测定铝

29、铝合合金金中中Fe、Mn、Ni的的测测定定，如如用用NaOH溶溶液液溶溶解解试试样样，此此时时Fe、Mn、Ni形形成成氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀，然然后后过过滤滤，再再用用酸酸溶溶解解沉沉淀淀，制制成成分分析析试试液液，可可避避免免大大量量Al的的干干扰扰。又又如如铬铬铁铁矿矿中中铬铬的的测测定定，若若用用Na2O2作作为为熔熔剂剂进进行行熔熔融融，然然后后用用水水浸浸取取熔熔块块时时，Cr被被氧氧化化成成CrO42留留在在溶溶液液中中。Fe、Mn等等重重金金属属形形成成氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀，过过滤滤，再再将将滤滤液液酸酸化化，制制备备分分析析试试液液。这这样样可可避避免免铁铁、锰锰等等元元素的干扰。素的干扰。总之，要根据试样的性质，分析项目要求和上述原则，总之，要根据试样的性质，分析项目要求和上述原则，选择一种合适的试样分解方法。选择一种合适的试样分解方法。第43页，本讲稿共43页