Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 14
Текст из файла (страница 14)
3.2. Отбор пробы: а — лошкесгя в потоке; б — гете- рогенной жндкостн пробоотборннкоы с изолярованныын ячейками ряс. 3.1. Отбор пробы газа в потоке. а — метод продольных струй; б— метод поперечных сечений (стрелками показаны места отбора проб) жидкостью, часто конденсируют газ в ловушках разного типа при низких температурах. По-разному отбирают пробу газа из замкнутой емкости и из потока. В замкнутой емкости (например, цех предприятия, рабочая комната и т. д.) пробу газа отбирают в разных точках, в зависимости от задачи объемы газа смешивают или анализируют отдельно каждую пробу. Прн отборе пробы нз потока газа обычно используют метод нрадальных струй и метод поперечных сечений.
Метод продольных струй применяют, когда состав газа вдоль потока не меняется. В этом случае поток делят на ряд струй вдоль потока и пробы газа отбирают в струях через одну (рис. 3.1, а). Если состав газа вдоль потока меняется, то пробы берут на определенных расстояниях (часто через специальные отверстия в трубах) вдоль потока (рис. 3.1, б). Так как состав анализируемых газов часто меняется во времени (например, в зависимости от графика работы предприятий, состояния атмосферы, температуры в помещениях н т. д.), то в зависимости от требуемой информации пробы усредняют или анализируют отдельно объемы газов, отобранные в разное время. Отбор пробы жидкостей.
Способы отбора гомогеиных и гетерогенных жидкостей различны. Гомогенные жидкости, как и газы, отличаются высокой степенью однородности, поэтому способы отбора пробы относительно просты. Смеси таких жидкостей, как правило, хорошо перемешиваются и также гомогенны. Пробу гомогенной жидкости отбирают при помощи пипеток, бюрегок и мерных колб. Отбор пробы из общей емкости проводят после тщательного перемешивания. НзО Моюрный бензин Вещество.... Н~ЯО„НС! Н!чО! Генеральная об 1,0 кг 2 — 5л 2л 1,0 кг 0,1 кг Это важно, так как в поверхностном слое жидкости могут проходить азличные иые химические реакции, меняющие состав образца. Если по какойбо причине (например, из-за большого обьема) жидкость нельзя хорошо перемеш шать, то отбор пробы проводят на разной глубине и в разных местах емкости ызсти и в зависимости от решаемой задачи, пробы анализируют отдельно нли перемешивают, Отбор гомогенной жидкости из потока проводят через определенные интер риалы времени и в разных местах (рис.
3.2, а). Для отбора проб на рази ной глубине используют специальные пробоотборные устройства— батометры различной конструкции. Основная часть батометра — цилиндрический сосуд вместимостью 1 — 3 л, закрывающийся сверху и снизу крыш ышками. После погружения в жидкость на заданную глубину крышки цилиндра закрывают и сосуд с пробой поднимают на поверхность. Место и время отбора жидкости выбирают в зависимости от решаемой задачи. Например, при анализе сточных вод необходимо согласовать время и место отбора пробы с технологическим процессом; учитывать прохождение сточной воды через очистные сооружения; анализировать не только воду самих стоков, но и воду водоема ниже и выше впадения в него стока, что покажет, насколько водоем загрязняется сточными водами.
Существуют также правила, регламентирующие место и время отбора природных вод в рекзх, озерах и других водоемах. Пробы гетерогенных жидкостей отбирают не только по объему, но и по массе. Чтобы отобрать пробу, поступают по-разному: в одних случаях жидкость гомогенизируют, в других, наоборот, добиваются полного ее расслоения. Гомогенизацию проводят, изменяя температуру, перемешивая жидкость или подвергая ее вибрации. Если гомогенизировать жидкость невозможно, то ее расслаивают и отбирают пробу каждой фазы, используя при этом специальные пробоотборники с большим числом забиРающих камер (рис. 3.2, б). Так отбирают на анализ различные фракции продуктов и полупродуктов нефтеперерабатывающей промышленности.
Обычно пробу берут после отстаивания смеси хощкостей в чанах или цистернах. Таким образом, в зависимости от природы жидкости и решаемой задачи при анализе может меняться способ и время отбора пробы, ее размер. Заметим, что размер генеральной пробы жидкости, хотя и меняется в известных пределах, но все же обычно невелик и не превышает нескольких литров или килограммов: 62 Рис. 3 4 Отбор среднеи пробы метзлла или сплава высверли- ва вием К,/г Отбор пробы твердых веществ. При отборе генеральной, лабораторной и анализируемой пробы твердых веществ прежде всего возникает вопрос о размере пробы, который должен обеспечивать ее представительность.
Оптимальная масса пробы обусловлена неоднородносп ю анализируемого объекта, размером частиц, с которых начинается неоднородность, и требованиями к точности анализа. Зависимость массы представительной пробы от размера (диаметра, 4 неоднородных частиц проиллюстрирована ниже: г/,мм.... 40 — 50 25 10 5 3 2 ! 9 кг .... 50 — 3.10г 1Π— 700 2 — 100 0,5 — 25 0,2 — 10 0,1 — 5 0,02 — ! Для расчета оптимальной массы представительной пробы существует несколько приемов. Часто используют приближенную формулу Ричердса— Чеччота: и Й' В /5/Ъ яг ягс ягг ///в 10Р' ///ю Чиссо свплив В/а/4// Рис. 3.3.
ПРиблизительиое соотношение межаУ р/ и г/при плотности анализируемого вещества 1 2 3 5и10г/смг где Д вЂ” масса пробы, обеспечивающая ее представительность, кг; г/ — наибольший диаметр неоднородных часпш. мм; К вЂ” эмпирический коэффициент пропорциональности, харшсгеризующий степень неоднородности распределения определяемого компонента в материале, он меняется в пределах 0,02 — 1. В более точных расчетах используют формулу Бенедетги — Пихлера: =ОНА (3.1) где в, — относительное стандартное отклонение, характеризующее погрешность отбора пробы; Ря — доля фазы, содержащей определяемый компонент А во всей массе анализируемого объекта; р и р„— плотность материала анализируемого обьекта и фазы, содержащей определяемый компонент А, 3 г/см; ш — оптимальная масса пробы, г; /!/ — число частиц на 1 г материала пробы с наибольшим диаметром частиц г/(мм) и плотностью р (/У в этом случае оценивают по номограмме, рассчитанной для частиц сферической формы, рис.
3.3). Способы ошбо/га генеральной пробы твердого вещества различны для веществ, находящихся в виде целого (слиток, стержни, пруп я и т.д.) или сыпучего продукта. При пробоотборе от целого твердого объекта необходимо учитывать, что он может быть неоднороден.
Например, состав массы отливки отличен от состава ее поверхности вследствие постепенного остывания металла. Так, при затвердевании чугуна его примеси оттесняются внутрь; неравномерно распределяются в слитках стали углерод, сера, фосфор. Процесс расслаивания в слитках металлов и сплавов называют ликваг/ивй.
Учитывая 64 возможную неоднородность целого анализируемого объекта, при отборе пробы его либо дробят, если вещества хрупкие, либо распиливают через равные промежутки, либо высверливают в разных местах слитка (рис. 3.4). Отбор пробы сыпучих продуктов тем труднее, чем неоднороднее анализируемый объект: в пробе должны быть представлены куски разного размера, полно отражающие состав образца. При отборе пробы сыпучих продуктов массу исследуемого объекта перемешивают и пробу отбирают в разных местах емкости и на разной глубине, используя при этом специальные щупыпробоотборники.
Если материал объекта транспортируется, то пробу отбирают с транспортера или желоба через равные промежутки времени, при другом способе транспортировки берут на анализ, например, каждую десятую лопату, тачку и т. д. После отбора генеральной (или лабораторной) пробы твердого вещества осугцествляют процесс гомогенизации, включающий операции измельчения (дробления) и просеивания.
Пробы, содержащие крупные куски, Разбивают в дробильных машинах и мельницах разного типа, пробы, содержшцие меньшие куски, измельчают в шаровых мельницах и специальных ступках из закаленной инструментальной стали, состоящих из плиты — основания, закрепляющего кольца и пестика (ступки Абиха или Платтнера). Для тонкого измельчения используют фарфоровые„агатовые, яшмовые и кварцевые ступки с пестиками из такого же материала.
Так как в процессе дробления куски разного размера растираются поРазному (мягкие материалы измельчаются гораздо быстрее, чем твердые), то возможны потери в виде пыли, приводящие к изменению состава пробы. Чтобы избежать этого, в процессе измельчения периодически делят крупные н мелкие часпщы просеиванием, и крупные часпшы растирают отдельно. кс з — 4333 Операции измельчения и просеивания чередуют до тех пор, пока не получат достаточно растертую однородную пробу.
Следующий этап отбора пробы — у с р е д н е н и е, включающее операции перемешивания и сокращения пробы. Перемешивание проводят механически в емкостях (ящикн, коробы и т. д.), перекатыванием из угла в угол на различных плоскостях (брезентовые полотнища, листы б а . д.), еремешиваиием методом конуса и кольца (рис. 3.5, а). Малые по му пробы хорошо перемешиваются при растирании в шаровых мельницах. Сокращение пробы проводят различными способами (рис. 3.5, б, в, г). процесс, как правило„многостаднйный, включающий повторное пе емешивание и деление. Степень сокращения может быть определена за анее на основании ии расчета величины генеральной и анализируемой проб, которые получают в результате последовательного уменьшения объема анализ емого объекта.
аналнзируе- Потери и загрязнения при пробоотборе. Хранение пробы. В оцессе отбора и хранения пробы возможны потери определяемых компонентов, внесение загрязнений, изменение химического состав . В а. се это приводит к увеличению общей погрешности анализа. Потери в виде пыли приизмельчениитвердыхобразцовгорных пород могут составлять до 3% массы объекта. Если состав пылевой фракции Фд Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
