樣品的采集、制備與保存
樣品的采集簡(jiǎn)稱采樣(又稱檢樣、取樣、抽樣等),是為了進(jìn)行檢驗(yàn)而從大量物料中抽取的一定量具有代表性的樣品。在實(shí)際工作中,要化驗(yàn)的物料常常是大量的,其組成有的比較均勻,有的卻很不均勻?;?yàn)時(shí)所取的分析試樣只需幾克、幾十毫克、甚至更少,而分析結(jié)果必須能代表全部物料的平均組成。因此,必須正確地采取具有足夠代表性的“平均試樣”,并將其制備成分析試樣。若所采集的樣品組成沒(méi)有代表性,那么以下的分析過(guò)程再準(zhǔn)確也是無(wú)用的,甚至可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論,給生產(chǎn)或科研帶來(lái)很大的損失。
采樣方法是以數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率論為理論基礎(chǔ)建立起來(lái)的,一般情況下,經(jīng)常使用隨機(jī)采樣和計(jì)數(shù)采樣的方法。不同行業(yè)的分析對(duì)象是各不相同的,例如有金屬、礦石、土壤、石油,化工產(chǎn)品、天然氣、工業(yè)用水、藥品、食品、飼料等等。若按物料的形態(tài),則可分為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種。而從各組分在試樣中的分布情況看,則不外乎有分布得比較均勻和分布得不均勻兩種。顯然對(duì)于不同的分析對(duì)象和分析要求,分析前試樣的采集及制備也是不同的。因此采樣及制備樣的具體步驟應(yīng)根據(jù)分析的要求、試樣的性質(zhì)、均勻程度、數(shù)量多少等等來(lái)決定。這些步驟和細(xì)節(jié)在有關(guān)產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)中都有詳細(xì)規(guī)定,例如《化學(xué)試劑取樣及驗(yàn)收規(guī)則》(GB612-88)、《水泥取樣方法》(GB 12573-90)以及《天然氣的取樣方法》(GB 13609-92)等。這里僅就一些采泥的基本原則和方法作些簡(jiǎn)要說(shuō)明。
一般來(lái)說(shuō),化工產(chǎn)品、金屬試樣、糧食、油料、水樣、氣態(tài)試樣等組成比較均勻,任意來(lái)取一部分,或稍加混合后取一部分,即成為具有代表性的分析試樣。
金屬或合金組成比較均勻的材料取樣時(shí),可根據(jù)具體條件,采用刨取法、車取法、鉸取法、鉆取法、剪取法等不同方法。在切削或鉆取時(shí),轉(zhuǎn)速不宜太快,以免高溫氧化,影響碳、硫等元素的分析結(jié)果。金屬材料在澆鑄、軋制、冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生元素的偏析,使元素分布產(chǎn)生一定的差異。因此,取樣時(shí)應(yīng)先將表面處理,然后用鋼鉆在不同部位和深度鉆取碎屑。一定要注意取樣部位和切削粒度,以提高試樣的均勻性和代表性。
糧食、食糖、食鹽、水泥、化肥以及化工產(chǎn)品等組成比較均勻,可按產(chǎn)品的批量大小、包裝、存放方式,采取不同的取樣方法。例如大量糧食、油料若按倉(cāng)房采樣,則可根據(jù)堆型和面積大小分區(qū)設(shè)點(diǎn),每區(qū)面積不超過(guò)50㎡,各區(qū)設(shè)中心和四角五個(gè)點(diǎn),區(qū)數(shù)在兩個(gè)和兩個(gè)以上的,兩區(qū)界線上的兩個(gè)點(diǎn)為共有點(diǎn),料堆邊緣的點(diǎn)設(shè)在距邊緣約50cm處。然后按料堆高度分層:堆高在2m以下的,分上、下兩層;堆高在2~3m的,分上、中、下三層,上層應(yīng)在料堆下10~20cm處,中層在料堆中間,下層在距底部20cm處;如遇料堆更高時(shí),可酌情增加層次。這樣按區(qū)按點(diǎn),先上后下逐層采樣,后匯總混合作為分析試樣。對(duì)動(dòng)態(tài)物料的采樣,可根據(jù)被檢物料數(shù)量機(jī)械傳送速度,定出采樣次數(shù),間隔時(shí)間和每次應(yīng)采數(shù)量,然后定時(shí)在橫斷面采取樣品,后混合為分析試樣。若按包裝采樣,則可根據(jù)一定比例(如按總包數(shù)的5%、3%等),在相應(yīng)數(shù)量的包裝中,采樣點(diǎn)分布均勻地各取一定數(shù)量的樣品,混勻后,即可作為分析試樣。
液態(tài)物料采樣
液態(tài)物料 如植物油脂、酒、石油、化學(xué)溶劑等組成均勻,可根據(jù)包裝情況采用不同的取樣方法。對(duì)貯存在大容器內(nèi)的物料,可分區(qū)分層采取小樣,再將各小樣匯總混合。如果物料貯存在小容器內(nèi),可將密封容器旋轉(zhuǎn)搖蕩,顛倒容器,或采用攪合器等方法使液體均勻,任意取一部分既可作為試樣。對(duì)分裝在小容器里的物料,可按預(yù)先確定的百分比,從相應(yīng)數(shù)量的容器分別取樣,然后混勻,作為分析試樣。也可按公式S=N/2的次根,即從隨機(jī)抽取數(shù)件S。從抽取的S個(gè)容器中采取部分試樣混勻既得分析試樣。對(duì)易氧化物料,取樣和混勻時(shí),要盡量避免與空氣接觸。對(duì)濃硫酸、某些無(wú)水液態(tài)產(chǎn)品,由于它們具有強(qiáng)烈的吸水性,表層和內(nèi)部的成分會(huì)有所不同,應(yīng)分別從不同深度取樣,混勻后作為分析試樣。對(duì)含有易揮發(fā)性組成的物料也應(yīng)同樣處理。
氣態(tài)物料采樣
氣體由于擴(kuò)散作用,其組成比較均勻,但不同存在形式的氣體取樣方法和取樣裝置有所不同。采集靜態(tài)氣體的試樣時(shí),可在氣體容器上裝一取樣管,用橡皮管與吸氣瓶或吸氣管等盛氣體試樣的容器相連接,或直接與氣體分析儀相連。采集動(dòng)態(tài)氣體的試樣時(shí),即從氣體管道中采取試樣時(shí),要注意氣體在管道中流動(dòng)不是*均勻的。位于管中心的流速較大,接近管壁處流速較小。為了取得均勻的試樣,可使氣體通過(guò)采樣器的時(shí)間延長(zhǎng),在不同位置和不同時(shí)間多采集一些試樣。對(duì)于負(fù)壓氣體,要連續(xù)抽氣泵取樣,對(duì)于高壓氣體,可用預(yù)先抽真空的容器抽取試樣。如果氣體壓力過(guò)高,在取樣管與容器間接一緩沖器。如果取樣管不能直接與氣體分析儀連接,可把氣樣收集于取樣吸氣瓶、吸氣管或球膽內(nèi)。如采集少量氣體,也可以用注射器抽取。
如果分析氣體中微量組分,應(yīng)采集較大量氣體,用吸收瓶捕集欲測(cè)組分,流量計(jì)記錄采樣的體積。取樣時(shí)雜質(zhì)。
(二)組成不均勻物料的采樣
對(duì)一些粒度大小不均勻,成分混雜不整齊,組成很不均勻的試樣,如礦石、煤炭、土壤等,欲采集具有代表性的均勻試樣,的確是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作。為此,必須按照一定的程度,根據(jù)物料總樣的多少、存放情況,自物料的各個(gè)不同部位采取一定數(shù)量粒度不同的樣品。取出的份數(shù)越多,試樣的組成與被分析物料的平均組成越接近。
煤炭、礦石等樣品的采集
煤炭、天然礦石組分分布通常很不均勻,取樣時(shí)要根據(jù)堆放情況,從不同的部位和深度選取多個(gè)采樣點(diǎn)。
如為堆放物料,以堆積量100~200t作為一個(gè)取樣單位,如圖8-1所示。分點(diǎn)采樣,每點(diǎn)不少于1.5kg,作為原始樣品。
若在車、船、倉(cāng)庫(kù)中采樣,應(yīng)從料倉(cāng)的四角及中心底部采樣,混合后即為原始平均樣品。如試樣為袋裝,應(yīng)從每10袋、20袋或50袋中選取一袋,再?gòu)倪x定的各袋中的不同部位各取少量,合并即為一個(gè)原始平均試樣。確定抽樣比時(shí),應(yīng)根據(jù)物料的總量、粒度大小、均勻程度、價(jià)值、來(lái)源等因素而定。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),礦石試樣采取量可用下列采樣公式計(jì)算。
Q=Kda
式中Q----采取試樣的小質(zhì)量,kg:
D-----試樣中大顆粒的直徑,mm;
K,a------與被檢驗(yàn)物料的均勻程度和易破碎程度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù),通常縮分系數(shù)K值在0.02-0.2之間,a值在1.8~2.5之間。地質(zhì)部門規(guī)定a值為2.各類礦石的縮分系數(shù)K值
各類礦石的縮分系數(shù)K參考值
礦石種類 K 礦石種類 K
鐵、錳 0.1~0.2 鉛、鋅、錫 0.2
銅、鉬、鎢 0.1~0.5 銻、汞 ≤0.1~0.2
鎳(硫化物)、鈷 0.2~0.5 菱鎂礦、石灰石、白云巖 0.05~0.1
鎳(硅酸鹽)、鋁土礦(均一的)0.1~0.3 磷灰石、螢石、黃鐵礦、高嶺土、黏土、石英巖 0.1~0.2
鉻 ≤0.25~0.3 明礬、石膏、硼砂 0.2
2.食品樣品的采集
各部位組分不均勻食品樣品的采集,一般根據(jù)檢驗(yàn)?zāi)康暮鸵?,有時(shí)需從同一部位采集小樣,如皮、肉、核等需分別采集小樣;有時(shí)要從具有代表性的各個(gè)部位采取小樣,然后經(jīng)過(guò)充分混合即為原始試樣。
(三)采樣注意事項(xiàng)
如果采樣或采樣某階段需要較長(zhǎng)時(shí)間,則樣品或中間樣品要用氣密容器保存。采集揮發(fā)性物質(zhì)(如羥類)的樣品,不宜使用塑料和氣密性差的容器。對(duì)易吸潮的試樣,應(yīng)放在潔凈、干燥、密閉、防潮的容器中。例如水泥試樣,應(yīng)放在防潮且不易破損的金屬容器中。
樣品容器應(yīng)清潔、干燥,堅(jiān)固耐用,密閉性能要好。通常盛樣容器有如下幾種類型:1.無(wú)色透明或棕色的具有磨口塞的可密封玻璃瓶;2.可密封的聚乙烯瓶;3.內(nèi)襯塑料袋、外用布袋或牛皮紙袋;4.稠密的紡織布、聚乙烯塑料或金屬材料的容器。
總之,盛樣容器要依分析項(xiàng)目和被檢物料的性質(zhì)而定。
(4)采樣后要及時(shí)記錄樣品名稱、規(guī)格型號(hào)、批號(hào)、等級(jí)、產(chǎn)地、采樣基數(shù)、采樣部位、采樣人、采樣地點(diǎn)、日期、天氣、生產(chǎn)廠家名稱及詳細(xì)通訊地址等內(nèi)容。采樣單上填寫的字跡要清晰,并能長(zhǎng)期保留不褪色。
采集的樣品包裝后,應(yīng)將標(biāo)有樣品編號(hào)、采樣人單位印章、采樣日期的標(biāo)簽貼在樣品容器上。再貼上有樣品編號(hào)、加蓋有采樣單位和受檢單位公章以及采樣人印章的封條。
采樣的樣品應(yīng)有專人妥善保管,并盡快送達(dá)地點(diǎn),且要注意防潮、防損、防丟失和防污染。
樣品的交接一定要有文字記錄,手續(xù)要清楚。
若發(fā)現(xiàn)被采物的包裝容器受損、腐蝕或滲漏等可疑或異?,F(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)請(qǐng)示報(bào)告,不要進(jìn)行檢驗(yàn)。
二、樣品的制備與保存
采樣的原始平均試樣,對(duì)一整批物料來(lái)說(shuō)應(yīng)具有足夠的代表性,對(duì)組分不均勻的物料,必須經(jīng)過(guò)一定程度的加工處理,才能制備成供分析用的分析試樣。
樣品制備的目的,在于得到十分均勻的樣品,使樣品在撿取任何部分進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí),都能代表全部樣品的成分,以取得正確的結(jié)果。
粒度較大的固體樣品(如礦石)的試樣加工程度一般分做幾步
原始試樣-------粗碎:過(guò)篩、混勻、縮分------棄去→中碎:過(guò)篩、混勻、縮分-------棄去→粗副樣 細(xì)碎:過(guò)篩、混勻、縮分------------細(xì)副樣→分析試樣
由于同一物料中難破碎的粗粒與易破碎的細(xì)粒的成分往往不同,故每次破碎后過(guò)篩時(shí)應(yīng)將未通過(guò)篩孔的粗粒進(jìn)一步破碎,直至全部通過(guò)篩子為止。絕不可將未通過(guò)篩的粗粒隨意丟棄。
過(guò)篩時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)篩,見(jiàn)章第四節(jié)。
(2)樣品混合均勻 樣品破碎過(guò)篩后,經(jīng)過(guò)混合使樣品達(dá)到均勻?;旌蠘悠房刹捎孟铝蟹椒?。
人工縮分常用“四分法”。先將已破碎的樣品充分混勻,堆成圓錐形,將錐頂壓平(也可壓成圓餅狀或平面正方形),通過(guò)平頂?shù)闹行陌词中吻谐伤牡确?,棄去任意?duì)角的兩份,保留另兩份,混勻。由于樣品中不同粒度、不同相對(duì)密度的顆粒大體上分布均勻,留下的樣品數(shù)量雖然僅為原樣的一半,但仍能代表原樣的成分。
縮分的次數(shù)不是隨意的,每次縮份后試樣粒度與保留的試樣量之間,都應(yīng)符合采樣公式(見(jiàn)本節(jié)一)。否則應(yīng)進(jìn)一步破碎后,再縮分。通常留下200~500g,送化驗(yàn)室作為分析試樣。試樣后的細(xì)度應(yīng)便于溶解。對(duì)于較難溶解的試樣,要研磨至能通過(guò)100~200目細(xì)篩。
機(jī)械縮分常用機(jī)械縮分器,它包括:
1定比縮分法 使得到的縮分樣的質(zhì)量正比于縮分前樣品的質(zhì)量。常用的有旋轉(zhuǎn)容器縮分機(jī)、旋轉(zhuǎn)圓錐縮分機(jī)和回轉(zhuǎn)式縮分器等。
2.定量縮分法 使得到的質(zhì)量基本一致(即質(zhì)量差異小于20%,以變異系數(shù)CV表示)的縮分樣品的方法。此法不考慮縮分前樣品的質(zhì)量差異。常用的有轉(zhuǎn)換溜槽式、切割式縮分機(jī)。
樣品中濕存水的預(yù)處理
一般固體試樣往往含有濕存水(也稱吸濕水),即試樣表面及空隙中吸附的空氣中的水分。濕存水含量隨樣品的粉碎程度、放置時(shí)間和空氣中濕度的不同而改變,因此試樣中各組分的相對(duì)含量也必然隨著濕存水的多少而改變。為了便于比較,試樣各組分相對(duì)含量的高低常用于干基表示。干基是不含濕存水的試樣質(zhì)量。因此在進(jìn)行分析之前,必須先將試樣烘干,在烘箱中烘干的溫度和時(shí)間可根據(jù)試樣的性質(zhì)而定。受熱易分解的試樣采用風(fēng)干或真空干燥的方法干燥。有些物質(zhì)遇熱易爆炸,則只能在室溫下放在保干器中除去水分。對(duì)于濕存水的含量,可另取烘干前的試樣測(cè)定。
3.食品試樣的制備
許多食品的各個(gè)部位的組分差異很大,試樣化驗(yàn)之前,必須經(jīng)過(guò)制備過(guò)程,以得到均勻的試樣。食品的種類不同,其試樣制備方法也不一樣,大致可分一下幾種制備方法。
制備試樣時(shí),必須把帶核果實(shí)、帶骨家禽、帶鱗的魚(yú)等樣品預(yù)先去除核、骨和鱗等非食用部分,然后進(jìn)行樣品的制備。
樣品制備也要根據(jù)化驗(yàn)的目的、要求而定。如進(jìn)行有機(jī)農(nóng)藥殘留量的檢驗(yàn)時(shí),雞的不同部位其有機(jī)農(nóng)藥殘留量不同,取樣時(shí)要加以注意。
4.樣品的保存
在采樣和樣品制備過(guò)程中,必須注意防止待測(cè)組分損失和沾污,以保證試樣的代表性。制備好的試樣貯存于具有磨口玻璃塞的廣口瓶中,貼好標(biāo)簽,注明試樣編號(hào)、名稱、來(lái)源、采樣日期等。通常把制備好的樣品分成三份。一份作為檢驗(yàn)用的樣品,稱為試驗(yàn)樣品或檢驗(yàn)樣品;一份供復(fù)驗(yàn)用的樣品;一份作為備查用的樣品,稱為保留樣品。試驗(yàn)樣品應(yīng)盡快地送檢驗(yàn)部門進(jìn)行檢查。復(fù)驗(yàn)樣品與保留樣品應(yīng)至于溫度適宜、干凈的密封容器內(nèi),避光妥善保存。
對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果有懷疑或有爭(zhēng)議時(shí),可根據(jù)具體情況,進(jìn)行復(fù)檢貿(mào)易雙方在交貨時(shí),對(duì)某產(chǎn)品的是否符合合同中的規(guī)定產(chǎn)生分歧,也須要進(jìn)行復(fù)檢。如果雙方爭(zhēng)執(zhí)較大,還可由雙方一起采樣檢驗(yàn),或?qū)悠肺泄牡谌綑z驗(yàn)。所以對(duì)某些樣品樣品應(yīng)當(dāng)封好保存一段時(shí)間。保存時(shí)間的長(zhǎng)短,可根據(jù)物料種類、檢驗(yàn)項(xiàng)目、保存條件及合同中的規(guī)定而定。例如水樣采集后要及時(shí)進(jìn)行分析,保存時(shí)間越短,分析結(jié)果越可靠。
對(duì)于容易腐爛變質(zhì)的食品樣品,往往需要在較低的溫度中保存,或采取冷凍干燥的方法保存。
5.制樣注意事項(xiàng)
在整個(gè)采樣、制樣過(guò)程中應(yīng)注意安全操作。采樣人員必須熟悉被采樣品的特性和安全操作的有關(guān)知識(shí)及處理方法。采樣時(shí)必須采取預(yù)防措施,嚴(yán)防爆炸、中毒、燃燒、腐蝕等事故的發(fā)生。
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