分析试样的采取和预处理.ppt

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1、第二章 分析试样的采取和预处理,Chapter 2 Sampling and Pretreatment,第一节 分析试样的采取与制备第二节 分析试样的预处理,定量分析的一般步骤：,试样的采取与制备,试样的预处理,干扰组分的掩蔽与分离,测定,分析结果的计算与评价,分析试样的采集（采样）：,一般先从大批物料中采取有代表性的最初试样（原始试样），然后再制备成供分析使用的最终试样（分析试样）。,注意：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。,第一节 分析试样的采取与制备,尽管一系列检验工作非常精密、准确，但如果采取的样品不足以代表全部物料的组成成分，则其检验结果也将毫无价

2、值，甚至得出错误结论，造成重大经济损失以至误伤人命，酿成大祸。,正确采样的意义:,一、采取试样的一般原则,1.采样前必须进行现场勘查并收集资料，详细了解采样对象及其周围的环境等。,2.采取的试样必须具有代表性，即试样的组成必须能够代表物料整体的平均组成。,3.根据试样的性质和分析测定的要求确定采取量。,4.为了避免试样中待测组分的形态，价态或含量等发生变化，需要用合理的方式保存。,二、固体试样的采取,（一）矿石试样1.采样点的布设 矿石物料的存在形态、硬度和组成均可能存在较大的差异，取样时 要根据物料的堆放情况，从不同的部位和深度合理选取采样点。2.固体试样湿存水的去除 去除湿存水的目的：为了

3、便于比较试样中各组分质量分数的高低。,破碎：粗碎、中碎、细碎和研磨。以便试样的粒度小到能通过要求的筛孔。,表示方法：相对不含湿存水的干基试样 去除方法：烘干一般在（100 105）风干、真空干燥（受热易分解的物质）,3.固体试样的制备,筛分时，所有的颗粒都必须通过要求的标准筛孔，不可将粗颗粒试样随意弃去,破碎,过筛,混匀,缩分,粗碎,筛分(46号),中碎,筛分(20号）,研磨,分析试样,缩分,缩分,缩分,1号(分析),2号(备查),破碎,过筛,混匀,缩分,固体试样取样的制备,缩分：将已破碎、过筛后的原始试样进一步破碎、过筛并逐步缩小其量的过程。,缩分：四分法,m 每次缩分出试样的最小质量（kg

4、）d 为样品颗粒的最大直径（mm）K与a为经验常数通常：K值在0.02 1kg.mm-2 a值在1.8 2.5,m=Kd2,1.采样点的布设,棋盘式布点法：（面积中等，地形开阔但土壤较不均匀的地块）,（二）土壤试样,梅花式布点法：5点式（面积较小，地势平坦且土壤较均匀的地块）,蛇形布点法：（地块面积较大，地势不太平坦，土壤也不均匀）,2.采样时间：依据分析内容来确定。,3.采样深度：依据作物的根系来确定。,4.采样量：根据分析项目确定，一般要求1Kg左右。,5.保存：风干试样后保存在玻璃或聚乙烯塑料容器中。,依据测定项目，有些需要新鲜土壤（如挥发酚、氨氮和氰化物等不稳定组分）；其它多数需要风干

5、的土样。,风干的好处：可以避免因微生物的作用引起的土壤发霉变质，且风干后的试样容易混合均匀，分析结果的重复性与准确性都比较好。,风干时注意：除去植物根茎、叶片、石砾等；避免阳光直射、落入灰尘等。容器：玻璃、聚乙烯塑料容器，尽量避免日光、潮湿、高温和酸碱气体等。,风干的方法：将采取的土样全部倒在塑料薄膜上，压碎土块，除去植物根茎、叶片、石砾等杂质，铺成薄层，在室温下经常翻动，并防止阳光直射及尘土落入。,（三）金属或金属制品试样,2.对钢锭和铸铁，,1.对于片状或丝状的试样，剪取一部分即可用于测定。,由于金属经高温熔炼，组成比较均匀.,由于表面和内部的凝固时间不同，铁和杂质的凝固温度也不一样，因此

6、表面和内部的组成是不均匀的。,取样时应先将表面清理，然后用钢钻在不同部位不同深度钻取碎屑混合均匀，作为分析试样。,（四）粉状或松散物料试样,盐类、化肥、农药和精矿等组成比较均匀，如果物料是包装成桶及袋等，则首先应从一批包装中选取若干件，然后用适当的取样器在不同部位采取少量试样，混合均匀后作为分析试样。,三、液体试样的采取和保存,1.采样点的设置（液体的分布特点、均匀程度）根据监测目的、液体试样的利用情况、均匀性 等确定。,（1）如果液体物料贮于一批较小的容器中，应从中随机选取若干子样混合均匀后作为试样。,（2）如果物料贮于大的容器中，则应从容器的上部、中部和下部分别采取试样。采取的试样可以分别

7、进行分析，其结果代表相应部位物料的组成；欲知物料的平均组成，则需要将取得的各份试样混合均匀后进行分析。,多为塑料或玻璃瓶，一般情况下两者均可使用。当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃器皿；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待测组分的影响。,液体试样采样器：,2.采样设备 采集表层水样：水桶 采集深层水样：单层采样器,减缓被测组分的水解及氧化还原作用。,避免沉淀或结晶析出导致的组分变化。,减少组分的挥发损失。,减缓水样的生物化学作用。,（1）水样保存的目的：,3.水样的保存,（2）保存水样要注意的问题：,贮存水样的容器 玻璃容器：贮存测定有机物和生物组分的

8、水样 聚乙烯塑料容器：贮存测定金属和无机物的水样 石英和聚四氯乙烯等材料的容器：贮存特殊测定项目的水样,贮存水样的容器在试用前必须按要求洗净，并用待测水样充分荡洗。,水样的贮存时间 清洁水样：不应超过72h 轻度污染水样：不应超过48h 严重污染水样：不应超过12h,如果试样中的待测组分见光后可能发生反应，则应将 其贮存于棕色容器中避光保存。,水样的保存方法,保存方法,可以抑制微生物活动，减缓物理挥发和化学反应速率，且不影响后续分析测定，是较好的保存方法。,控制水样的pH,加入化学试剂,冷冻或冷藏等,冷冻或冷藏温度一般控制在4以下,加入化学试剂法：所加化学试剂与水样性质和测定项目有关，其基本要

9、求是不干扰对待测物的测定。例如：在测定氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量的水中加入HgCl2，可以抑制生物的氧化还原作用；在测定溶解氧的水样中加入少量硫酸锰和碘酸钾，以固定溶解氧；在水样中加入酸可防止金属离子的水解、沉淀或被容器壁吸附；加碱则能抑制水样中微生物的代谢，防止微生物对有机物项目测定的影响。,四、气体试样的采取,1、采样点的布设原则,（1）大气的污染成分随时间空间变化，受气象、季节、地形和地物等因素的影响很大，因此采取大气污染物试样，必须在监测区中同时进行多点布设。采样点应设在监测区具不同浓度污染物的地方，才能准确代表这一区域大气污染的现状。,（2）人口、工业和交通密集地区布点要多些，人口密

10、度小的地方和农村可少布点。,（3）采样点一般要选择在开阔的地带。若研究大气污染对人体的影响，采样口高度以人的呼吸带为准，一般离地面1.5m左右。,（4）当污染源较集中，主导风向较明显时，在污染源主导风向下风区，设置受该源污染的监测点，布点要多些。,2.采样方法,直接采样法：当气体中待测物浓度较高，或测定方法较灵敏，用少量气体试样就可以满足测定要求时使用直接采样。,浓缩采样法：当气体中待测物浓度较低，或测定方法灵敏度不高，需要对待测物进行富集时使用浓缩采样法。,常用的采样仪器：注射器、塑料袋和采样管等。,固体阻留法：利用一定流速的气体试样在通过内装固体填充剂的采样管时，其中待测物质因吸附、溶解、

11、化学反应和物理阻留等作用被阻留在填充剂上，以达到浓缩的目的。,溶液吸收法：主要用于采集气态和蒸气状态物质。,低温冷凝法,制冷方法有：,冰-盐水（-10）干冰-乙醇（-72）液氧（-183）及液氮（-196）,常用的制冷剂有：,制冷剂法和半导体制冷器法等。,五、生物试样的采取与制备,1.生物试样：植物的花、叶、茎、根和种子等。,体液（如尿、血、唾液、胆汁、胃液、淋巴液及生物体的其他分泌液等）、毛发、肌肉和一些组织器官（如胸腺、胰腺、肝、肺、脑、胃和肾等）以及各种微生物。,2.动物（包括人）：,（1）植物体内的营养成分、农药残留；（2）动物体内的药物及代谢产物、糖类及有关化合物、脂类及长链脂肪酸化

12、合物、维生素及辅酶类化合物、核苷、核苷酸及其衍生物、磷酸酯类化合物、固醇类化合物、胺、酰胺、氨基酸、多肽、蛋白质及其衍生物和某些生物大分子（相对分子质量在数千万至数百万之间）等。,3.待测的组分：,干样：洗净风干（4060干燥箱中烘干）剪碎粉碎过筛（4060目）混合均匀保存在广口磨口玻璃瓶中备用,（一）植物试样的采取和制备,1.采样点的布设：梅花形布点法或平行交叉布点法。,2.采样量：植物干样1kg，新鲜试样以含水量80%90%计，至少5kg。,采样根据分析测试的目的和要求采样（不同发育阶段、不同部位）,3.植物试样的制备：,含纤维较多的试样，如根或茎秆等，可用不锈钢剪刀剪成小碎片混合均匀后供

13、分析使用。,如果要测定生物试样中金属元素的含量，在处理试样时应注意避免金属器械的污染，试样应保存在聚乙烯瓶中。,洗净擦干切碎组织捣碎机（捣碎）混合均匀,新鲜试样：,（二）动物试样的采取和制备,1、血液（临床检验、毒物分析和环境分析常用的分析试样，通常采取静脉或者末梢血）,实验室常用的血样：全血、血清、血浆等。,2、尿液（常用的分析试样）,绝大部分毒物及其代谢产物主要由肾经膀胱、尿道随尿液排出。,样品中性洗涤剂洗涤蒸馏水清洗丙酮（乙醇）洗净室温下干燥,3.毛发和指甲,尿液中的排泄物一般在早晨浓度较高，可以一次收集，也可以收集8h或24h的尿样，其测定结果为收集时间内尿液中待测物的平均含量。,采取

14、尿液的器具使用前应用稀硝酸浸泡，再用蒸馏水洗净并烘干备用。,第二节 分析试样的预处理,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。,试样的分解：注意被测组分的保护,试样分解必须完全，处理后的溶液中不得残留原试样的细屑或粉末；,在试样分解过程中不损失待测组分；,不应引入待测组分和干扰物质。,一、无机试样的分解,溶解法、熔融法和烧结法,（一）溶解法,采用适当的溶剂将试样溶解后，制成溶液的方法叫做溶解法。,常用溶剂有：水、酸和碱。,碱熔法的溶剂有：氢氧化钠和氢氧化钾,3.碱溶法,盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸、磷酸；,2.酸溶法,常用的酸性溶剂有：,1.水溶法,对可溶性的无机盐直接用

15、水溶解制成试液。,（二）熔融法,1.酸熔法,将试样与固体熔剂混合，在高温下加热，利用试样与溶剂发生的复分解反应，使试样的全部组分转化成易溶于水或酸的化合物。,不足：熔剂量大、坩埚材料污染、温度高等。,常用熔剂：焦硫酸盐(K2S2O7);硫酸氢钾(KHSO4),用途：用作分解三氧化二铝、三氧化二铬、四氧化三铁、钛铁矿、铬铁矿、中性和碱性耐火材料等的溶剂。,适用对象：碱性试样或中性氧化物,2.碱熔法,常用熔剂：Na2CO3、K2CO3、NaOH、KOH、Na2O2等。,Na2CO3（850）、K2CO3（890）适合分解：铝含量较高的硅酸盐,NaOH（321）、KOH（404）常用于分解：硅酸盐、

16、铝土矿等试样。,Na2CO3和K2CO3(1:1)的混合物，熔点降低至700左右。,Na2O2是强氧化性和强腐蚀性的碱性溶剂，能分解很多难溶性的物质，如铬铁，硅铁、锡石等，并将其中大部分元素氧化成高价态。,（三）烧结法（半熔法）,将试样和溶剂混合，小心加热至熔结。这时的温度低于熔点，半熔物收缩成整块，而不是全熔，在此温度下让试样与固体试剂发生反应。,烧结法通常在瓷坩埚中进行。,烧结法的优点：温度较低、加热时间较长、但不易损坏坩埚、得到的溶剂比较纯净。,二、有机试样的分解,通常采用的方法：干式灰化法，湿式消化法,（一）干式灰化法,依靠加热或燃烧使试样灰化分解，将所得灰分溶解后分析测定。,包括：坩

17、埚灰化法、氧瓶燃烧法、燃烧法、低温灰化法,优点：不加入或加入少量试剂，避免了由外部引入杂质，而且方法简便；,坩埚灰化法：将试样置于坩埚中，先放在电热板上加热，将试样烘干并预灰化，然后移入高温炉内，借助大气中的氧作为氧化剂使试样灰化分解。,不足：因少数元素挥发或器壁上沾附金属可能造成损失。,在干式灰化过程中，根据需要加入少量某种氧化性物质（称为助剂）于试样中，可以提高灰化效率。硝酸镁是常用的助剂之一。,该法试样用量少，分解完全且操作简便快速，应用广泛。,氧瓶燃烧法：将试样包在定量滤纸内，用铂金片夹牢，放入充满氧气 并盛有少量吸收液的锥形瓶中进行燃烧，试样中的卤素、硫、磷及金属元素分别形成卤素离子

18、、硫酸根、磷酸根及金属氧化物或盐类等而被溶解在吸收液中。,氧瓶燃烧法由薛立格于1955年创立。,燃烧法：用于测定有机试样中的碳及氢元素。将试样置于铂舟内，在氧气流中并有适量金属氧化物作催化剂的条件下充分燃烧，碳定量转化为CO2，氢定量转化为。将燃烧生成的CO2和H2O分别用预先称量并盛有适当吸收剂的吸收管吸收，由吸收管增加的质量，可分别计算出有机试样中碳和氢的含量。,一般用烧碱石棉吸收CO2，高氯酸镁吸收H2O,低温灰化法：用射频放电来产生活性氧游离基，这种游离基的活性很强，能在低温下（100）分解有机物和生物物质。,（二）湿式消化法,将试样与硝酸和硫酸混合物一起置于克氏烧瓶内，在一定温度下进

19、行煮沸，其中硝酸能破坏大部分有机物，在煮解过程中，硝酸逐渐挥发，最后剩余硫酸。继续加热使其产生浓厚的SO3白烟并在在烧瓶内进行回流，直到溶液变为透明为止该过程称为消化。,优点：是速度快缺点：是因加入试剂而引入杂质因此宜尽可能使用高纯度的试剂。,用体积比为3：1：1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。,三、生物试样的预处理,生物试样的预处理方法与测定对象有关。,如果测定生物试样中的无机成分（如金属元素及微量元素等）的含量，处理方法与有机试样的分解相同，通常采用干式灰化法或湿式消化，除去生物试样中的有机基质，使待测元素以离子态存在，然后再测定。,如果测定的是生物试样中的生物或有

20、机小分子以及生物大分子组分，就不能采用消化法处理样品。,有些生化成分存在于动物或植物细胞外的体液中，如淀粉酶、蛋白酶和多肽激素等，可选用适当溶剂直接提取。,（一）生物组织细胞的破碎方法,机械法：通过机械运动产生的剪切力的作用使组织细胞破 碎的方法。常用的方法：组织捣碎法（动物内脏或植物叶芽等比较脆嫩的组织细胞破碎，也 可用于微生物，特别是细菌细胞的破碎）研磨法（常用于微生物和植物组织细胞的破碎）,物理法：通过各种物理因素使组织细胞破碎。常用的方法：反复冻融法 急热骤冷法 超声波破碎法,化学破碎法：通过各种化学试剂对细胞膜的作用使细胞破碎的方法。,酶解破碎法：利用酶的作用将细胞壁分解，使细胞内含

21、物释放出来的方法。,常用的化学试剂有：氯仿、甲苯、丙酮或丁醇等有机溶剂，以及十二烷基硫酸钠与氯化十二烷基吡啶等表面活性剂。,为了防止蛋白质变性失活，化学破碎操作应该在低温条件下进行。,（二）蛋白质的除去,在含蛋白质的试样中加入适当的沉淀剂（如有机溶剂或中性盐），使蛋白质脱水而沉淀，离心后取上清液用于分析。,沉淀蛋白质常用的有机溶剂：甲醇、乙腈、丙酮、乙醇等。,中性盐：氯化铵或硫酸铵的饱和溶液,透析法和超滤法也可以除去试样中的蛋白质。,高氯酸：也是一种常用的蛋白质沉淀剂，沉淀效率高，过量的高氯酸可加钾盐除去。,无机盐沉淀蛋白质是可逆的，即将蛋白质稀释后仍具有生理活性，而有机溶剂沉淀蛋白质是不可逆

22、的。,在分离纯化之前，将经过破碎的细胞置于溶剂中，使目标生物大分子与其他成分分离，并尽可能保持其生物活性的过程。,（三）生物大分子的提取,影响提取的因素：目标物在提取溶剂中的溶解度的大小；由固相扩散到液相的难易；溶剂的pH和提取时间；,1.水溶液提取,稀盐溶液和缓冲溶液对蛋白质的稳定性好且溶解度大，是最常用的蛋白质和酶的提取液。,绝大多数蛋白质和酶，在低盐浓度溶液中都有较大的溶解度，如在纯水中加入少量中性盐，蛋白质的溶解度将比在纯水中大大增加，称为“盐溶”现象。但中性盐的浓度增加至一定时，蛋白质的溶解度又逐渐下降，直至有沉淀析出，称为“盐析”现象。,提取蛋白质和酶常用：0.090.15mol/

23、LNaCl溶液和0.020.05mol/L缓冲溶液。,溶液的pH对蛋白质的溶解度和稳定性影响很大，应尽量避免酸、碱度过高。一般控制在pH=68范围内。,提取的温度对提取效果有明显的影响。一般来说，适当提高温度可以提高蛋白质的溶解度；但温度过高又会引起蛋白质的变性失活。预制备具有活性的蛋白质和酶，提取操作一般要求在5以下的低温进行。,2.有机溶剂提取,常用的有机溶剂有：乙醇、丙酮、异丙酮或丁醇等。,四、利用微波法预处理试样,1.微波的特点：容易被某些极性物质（水、酸、碱及含水分的物质等）吸收；可以穿透玻璃、石英、陶瓷、塑料及纸张等；金属（如铜、铁、铝等）、合金只能反射微波,2.微波法预处理试样的特点：加热速度快，消解能力强，缩短熔样时间 试剂用量少，空白值低 可避免挥发损失和试样的污染，提高分析结果 的准确度和精密度 环境友好 有利于实现试样预处理自动化,