试样的分解硕士课件

分析工作的一般步骤示意分析工作的一般步骤示意试样的采集试样的采集试样的制备试样的制备试样的分解试样的分解中间处理中间处理（干扰的分离、预测定等）（干扰的分离、预测定等）选择方法选择方法定量分析测定定量分析测定数据记录数据记录测定结果的计算测定结果的计算及数据评价及数据评价中间处理（干扰的消除及预分析）的意义：中间处理（干扰的消除及预分析）的意义：分析测试面对的物料一般都是分析测试面对的物料一般都是量大量大而且而且组成复杂组成复杂；对未知试样对未知试样,必须对其必须对其基本组分及含量基本组分及含量进行预分析；进行预分析；实际的样品往往有其它组分与待测组分共存实际的样品往往有其它组分与待测组分共存,故要注意故要注意干扰干扰的处理；的处理；进行进行预测定预测定，为科学拟定分析测定方法提供可靠参数。，为科学拟定分析测定方法提供可靠参数。根据上面所得数据进行选择方法、测定及数据处理报告根据上面所得数据进行选择方法、测定及数据处理报告 如何在大量的物料中采集有代表性的、仅有几百如何在大量的物料中采集有代表性的、仅有几百或几千克的物料送到化验室作为试样？是分析测试工或几千克的物料送到化验室作为试样？是分析测试工作的首要问题。作的首要问题。名称术语：名称术语：子样子样：在采样点上采集一定量（质量或体积）的物料在采样点上采集一定量（质量或体积）的物料子样数目子样数目：在一个采集对象中应采集样品点的个数在一个采集对象中应采集样品点的个数原始平均试样原始平均试样：合并所采集子样得到的试样合并所采集子样得到的试样a.分析化验单位分析化验单位：应采取一个原始平均试样的物料总量应采取一个原始平均试样的物料总量 一、试样的采取和制备一、试样的采取和制备广西每年上万吨甘蔗渣 所取样品要能代表整批甘蔗渣的组成所取样品要能代表整批甘蔗渣的组成!怎样取样才能使所取样品 能代表整批煤样的组成?试样的采集试样的采集1.1.物料堆物料堆2.2.输送工具输送工具1.1.江河江河2.2.大贮罐大贮罐3.3.小瓶小瓶1.1.正压正压2.2.常压常压3.3.负压负压.均匀试样的采集均匀试样的采集固态物料试样的采集 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，钻取几个不同点和深度取样。土壤样品土壤样品:采集深度0-15cm的表地为试样，按3点式或5点式取样。每点采1-2kg，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分等步骤，取粒径小于0.5 mm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1米取一个试样，经压碎、风干、粉碎、过筛、缩分，取小于0.5 mm的样品作分析试样。化工产品：化工产品：随机抽取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。可用样的处理步骤。可用“随机取样随机取样”和和“缩分缩分”,防防止污止污染要求更严。染要求更严。预干燥预干燥：含水试样干燥至衡重，计算水分。：含水试样干燥至衡重，计算水分。脱脱 脂脂：对含脂肪高的样品，置于乙醚（：对含脂肪高的样品，置于乙醚（100g100g样品样品需需500ml500ml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，风干研研 磨磨：细而均匀的分析试样。：细而均匀的分析试样。液态物料试样的采集液态物料试样的采集（1 1）液体试样比较均匀，）液体试样比较均匀，取样单元取样单元可以较少。可以较少。从不同的位置和深度分别采样，混合均匀。从不同的位置和深度分别采样，混合均匀。采样器多为采样器多为塑料或玻璃瓶塑料或玻璃瓶 。检测试样中的检测试样中的有机物有机物时，宜选用玻璃器皿；时，宜选用玻璃器皿；测定试样中微量的测定试样中微量的金属元素金属元素时，选用塑料器皿。时，选用塑料器皿。（2 2）流动着的液体物料）流动着的液体物料注意：注意：应将滞留在采样阀口以及最初流出的物料应将滞留在采样阀口以及最初流出的物料弃去，然后才正式采集试样，以保证采集到的试样具有弃去，然后才正式采集试样，以保证采集到的试样具有真正的代表性。真正的代表性。n根据水种类：天然水（河、湖、海、地下）；根据水种类：天然水（河、湖、海、地下）；用水（引用、工业用、灌溉）；用水（引用、工业用、灌溉）；排放水（工业废水、城市污水）排放水（工业废水、城市污水）n采样多变性：采样多变性：河水河水上、中、下（大河：左右两岸和中心线；上、中、下（大河：左右两岸和中心线；中小河：三等分，距岸中小河：三等分，距岸1/31/3处）；处）；湖水湖水从四周入口、湖心和出口采样；从四周入口、湖心和出口采样；海水海水粗分为近岸和远岸；粗分为近岸和远岸；生活污水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水样的保存和预处理：对于不同测定项目，采用不同目的水样的保存和预处理：对于不同测定项目，采用不同目的的保存方法。的保存方法。以水为例以水为例：（3 3）液体试样的保存方法）液体试样的保存方法 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；采取适当保存措施，以防止或减少在存放期间试样采取适当保存措施，以防止或减少在存放期间试样 的变化。的变化。保存措施有：保存措施有：控制溶液的控制溶液的pHpH值值 加入化学稳定试剂加入化学稳定试剂 冷藏和冷冻冷藏和冷冻 避光和密封等。避光和密封等。下表所示为几种常见的保存方法下表所示为几种常见的保存方法 气态物料试样的采集气态物料试样的采集n用泵将气体充入取样容器；采用装有固体吸附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剂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。胶中的非挥发性组分。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。附剂颗粒的装置，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(气态、蒸气或气溶胶气态、蒸气或气溶胶)、浓度以及测定方法的、浓度以及测定方法的灵敏度，可用直接法或浓缩法取样。灵敏度，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，因密内的物料，因密度不同可能影响其均匀性时，应在上、中、下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。等不同处采取部分试样后混匀。采集气体物质装置采集气体物质装置（a)a)小型气体吸收管；（小型气体吸收管；（b)b)小型冲击式集尘器小型冲击式集尘器生物试样：肌肉、肝、肾、皮肤、血液、蛋奶，尿液，血生物试样：肌肉、肝、肾、皮肤、血液、蛋奶，尿液，血 浆、粪便等；浆、粪便等；鲜样：应立即进行处理和分析，试样中的酚、亚硝酸、有机鲜样：应立即进行处理和分析，试样中的酚、亚硝酸、有机 农药、维生素、氨基酸等在体内易发生转化、降解。农药、维生素、氨基酸等在体内易发生转化、降解。储存容器：有塑料和玻璃，塑料易吸附脂溶性组分，玻璃易储存容器：有塑料和玻璃，塑料易吸附脂溶性组分，玻璃易 吸附碱性物质。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。抑制降解等。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苯度冷藏和加入氯仿或甲苯 防腐。防腐。生物试样生物试样2.2.不均匀试样的采集不均匀试样的采集n以矿石为例以矿石为例必须能够代表全部物料的平均组成必须能够代表全部物料的平均组成）经经验验常常数数（试试样样中中最最大大颗颗粒粒的的直直径径采采集集试试样样的的最最低低质质量量1-05.0:Kmm/:d/kg:Q2KdQ 例：例：采集某矿样，其最大颗粒直径为采集某矿样，其最大颗粒直径为10 mm，k 0.2，求，求Q解：解：kg20102.0KdQ22采集平均试样时的最小质量采集平均试样时的最小质量 以煤为例：以煤为例：商品煤粒度与采样量商品煤粒度与采样量 商品煤商品煤最大粒度最大粒度（mm)025 2550 50100 100或原煤 1 2 4 5子样数目（个数）子样数目（个数）如何使所采取试样量、试样粒度符合要求呢？如何使所采取试样量、试样粒度符合要求呢？分析用试样的一般要求：试样量分析用试样的一般要求：试样量100-300g 100-300g 试样粒度过试样粒度过100-200100-200网目的筛网目的筛 因此，因此，必须对所采取试样进行处理、制备，使其粒度必须对所采取试样进行处理、制备，使其粒度和重量都达到要求。和重量都达到要求。粒度越大，所采取的量就越多，这样才能保证所取的样粒度越大，所采取的量就越多，这样才能保证所取的样品代表整批物料的组成品代表整批物料的组成试样的制备 原始平均试样一般不能直接用于分析，必须经过制备处理，才能成为供分析测试的试样。制备的过程包括：破碎粗碎：分散至25mm中碎：分散至5mm细碎：分散至0.15mm左右粉碎：分散至0.074mm以下 过筛过筛混匀混匀 缩分缩分 破碎破碎 对试样进行破碎，其目的是为了把试样粉碎至一定的细度，以便试样的缩分处理，同时也有利于试样的分解处理。粗鄂式破碎机粗鄂式破碎机 细鄂式破碎机细鄂式破碎机 过 筛n在筛分之前，要视物料的情况是否烘干，以免过筛时粘结或将筛孔堵塞。n采用标准筛，孔径大小即每一英寸距离的筛眼数目或每平方厘米的面积中有多少筛孔。n有人工操作和机械振动两种方式。混 匀混匀的方法有人工混匀和机械混匀两种n人工混匀1)机械混匀 将原始平均试样或经破碎后的物料置于木质或金属材质、混凝土质的板上，以堆锥法进行混匀。另外，经缩分、过筛后的小量试样，也可采用一张四方的油光纸或塑料、橡胶布等，反复对角线掀角，使试样翻动数次，将试样混合均匀。缩 分 在不改变物料平均组成的情况下，通过某些步骤，逐在不改变物料平均组成的情况下，通过某些步骤，逐步减少试样量的过程称为缩分。常用方法有：步减少试样量的过程称为缩分。常用方法有：分样器缩分法分样器缩分法 B.四分法四分法试样堆成圆锥试样堆成圆锥略压平略压平划成四等分划成四等分弃去任意对角两份弃去任意对角两份重复上述操作重复上述操作缩分四分法取样图解缩分四分法取样图解分析试样分析试样 正样：供分析用正样：供分析用 副样：保存备用副样：保存备用 试样名称：采集地点：采集时间：采集人：制样时间：制样人：制成试样量：过筛号：试样标签 将最后得到的试样装入广口磨砂试瓶中贮存备用，同时立即贴上标签，标明该物料试样的基本信息。分解试样的原则：分解试样的原则：将试样无损、无改变地转变成待测组分？将试样无损、无改变地转变成待测组分？选择溶剂的原则：选择溶剂的原则：水弱酸或弱碱强酸或强碱混合酸碱水弱酸或弱碱强酸或强碱混合酸碱（1 1）水溶水溶 易得，经济，溶解性能好；易得，经济，溶解性能好；（2 2）酸溶酸溶 根据试样的性质选择（氧化性、还原性，配根据试样的性质选择（氧化性、还原性，配位作用等）；位作用等）；（3 3）混合溶剂分解混合溶剂分解（如对复杂试样）；（如对复杂试样）；（4 4）熔融熔融（如硅酸盐）（如硅酸盐）。二、试样的分解二、试样的分解n无机物无机物溶解法溶解法 熔融法熔融法酸熔：酸熔：K2S2O7 KHSO4 V2O5碱熔：碱熔：Na2CO3 NaOH Na2O2半融法（烧结法）半融法（烧结法）Na2CO3-Mg 测定煤或矿石中的硫，测定煤或矿石中的硫，CaCO3-NH4Cl分解硅酸分解硅酸盐测定钾、钠盐测定钾、钠n有机物有机物溶解溶解消解消解-湿法消解：酸溶、加热湿法消解：酸溶、加热 -干法消解：空气中，在干法消解：空气中，在500-550内，加热分解，所得残内，加热分解，所得残 渣用相应溶剂溶解。渣用相应溶剂溶解。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+硝硝酸等；酸等；NaOH溶液用于溶解一些两性金属（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）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为酸性熔剂，铵盐为酸性熔剂，铵盐也属酸性溶剂，它们与碱性氧化物反应。也属酸性溶剂，它们与碱性氧化物反应。NaOH,Na2CO3,Na2O2等为碱等为碱性溶剂，用于分解大多酸性矿物性溶剂，用于分解大多酸性矿物2 熔融法熔融法又称为烧结法，它是在低于熔点的温度下，使试样与又称为烧结法，它是在低于熔点的温度下，使试样与熔剂发生反应。通常在瓷坩埚中进行。常用熔剂发生反应。通常在瓷坩埚中进行。常用MgO或或ZnO与一定比例的与一定比例的Na2CO3混合物作为熔剂混合物作为熔剂用来分解铁矿及煤中的硫。其中用来分解铁矿及煤中的硫。其中MgO、ZnO的作用在的作用在于其熔点高，可以预防于其熔点高，可以预防Na2CO3在灼烧时熔合，而保持在灼烧时熔合，而保持松散状态，使矿石氧化得更快、更完全，反应产生的松散状态，使矿石氧化得更快、更完全，反应产生的气体容易逸出。气体容易逸出。碳酸钠与氯化铵也用于半熔融分解的溶剂。熔剂与试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样混匀置于鉄(或者镍或者镍)坩埚内，在坩埚内，在750-800左右半熔左右半熔融。主要用于硅酸盐中融。主要用于硅酸盐中 K+、Na+的测定等。的测定等。3 半熔法半熔法适于分解有机物或生物试样，以便测定其中的金属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。元素、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)分分解，大气中的氧起氧化剂的作用，燃烧后留下无机解，大气中的氧起氧化剂的作用，燃烧后留下无机残余物。残余物通常用少量浓盐酸或热的浓硝酸浸残余物。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取，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）分解有机物和生物物质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,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 将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶内，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，最后剩余硫酸冒浓厚的余硫酸冒浓厚的SO3白烟时，在烧瓶内进行回流，溶白烟时，在烧瓶内进行回流，溶液变为透明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，缺点是因加入试剂而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引入杂质，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；样重小；难分解试样可能不完全；密封完全；密封微波（微波（0.75-3.75mm)0.75-3.75mm)辅助消解法辅助消解法定义：定义：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，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振荡，使分子获得高的能量，这两种作用，试样表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，促使试样迅速溶层不断被搅动破裂，促使试样迅速溶(熔熔)解解特点：特点：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；微波消解一般采用密闭容器，这样可以加热到较高温度效率高；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，使分解更有效，同时也可减少溶剂用量和易挥发组和较高压力，使分解更有效，同时也可减少溶剂用量和易挥发组分分(As,B,Cr,Hg,Se,Sb(As,B,Cr,Hg,Se,Sb，SnSn等）的损失。等）的损失。应用：应用：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熔无机材料的分解