Слайд 1МЕТОДЫ ПРОБООТБОРА И ПРОБОПОДГОТОВКИ
Лекция 11-12
Слайд 3Отбор, транспортировка и хранение проб для химического анализа
Слайд 4Главные принципы отбора проб
Проба природного объекта должна отражать условия и
место взятия.
Отбор пробы, транспортировка, хранение и работа с ней должны
проводиться так, чтобы не произошло изменений в содержании определяемых компонентов и в свойствах анализируемого объекта.
Количество взятой пробы должно быть достаточным для анализа и соответствовать применяемой методике анализа.
Слайд 5ТЕХНИКА ОТБОРА ПРОБ
Выбор места для отбора проб зависит от целей
анализа.
Виды отбора проб бывают:
Разовый пробоотбор;
Серийный пробоотбор: зональный и временной.
Виды проб
бывают:
Простые;
Смешанные.
Слайд 6Классификация проб
ПРОБА – это представительная часть исследуемого объекта
Слайд 7 Для каждого рода материала существуют специальные правила пробоотбора,
регламентирующие порядок проведения отдельных операций (прописаны ГОСТ).
ПРОБЫ
Средняя проба
– часть анализируемого объекта, средний состав и свойства которой должны быть идентичны во всех отношениях среднему составу и свойствам исследуемого объекта:
Генеральная проба – первичная большая и грубая проба, взятая из природного объекта путем объединения необходимого числа точечных проб.
Слайд 9
Лабораторная проба – конечная промежуточная проба, полученная при сокращении генеральной
пробы и поступившая в лабораторию для анализа (25-1000 г). В
лаборатории ее делят на три части: проба для предварительных испытаний; проба для арбитражных анализов; анализируемая проба.
Анализируемая проба – часть лабораторной пробы (1-25 г), применяемая для выполнения аналитических определений всех контролируемых компонентов (согласно заказу). Из нее берутся отдельные навески (10-1000 мг) (для твердых веществ) или аликвоты (для жидкостей и газов).
Слайд 11Отбор проб конкретных природных объектов. ГАЗЫ. ВОЗДУХ
Основные требования к пробоотбору:
Предохранять
пробы от потери в результате растворения в конденсационной влаге.
Гарантировать неизменность
давления и температуры, для предотвращения ошибок, обусловленных сорбцией и десорбцией.
Регулировать температуру пробы так, чтобы она не сильно отличалась от температуры ОС.
Обеспечить герметичность контейнера для отбора проб.
Слайд 12Методы пробоотбора
газов и воздуха
(атмосферного, рабочей зоны)
Вакуумные (без концентрирования)
основаны на заборе небольших объемов воздуха в специальные емкости.
Аспирационные (с
концентрированием) основаны на пропускании известного объема воздуха с помощью различного рода аспирационных устройств через поглотительную среду или через трубку с сорбентом.
Слайд 13Вакуумные методы
Аспирационные методы
Слайд 15Жидкости
(гомогенные и гетерогенные),
вода, природные осадки
Слайд 16Батометр
Автоматические
пробоотборники
Пробоотборный
сосуд
Пробоотборники воды
Слайд 17Требования к пробоотборным устройствам
Они не должны:
Являться причиной загрязнения пробы.
Абсорбировать или
адсорбировать определяемые компоненты.
Вступать в реакцию с определяемыми компонентами, содержащимися в
пробе.
Для мытья пробоотборников не использовать хромпик; СМС, содержащие фосфаты; органические растворители.
Слайд 20ПЕРВИЧНАЯ ПРОБОПОДГОТОВКА
Стабилизация и хранение проб
Слайд 21Способы стабилизации проб
Применение максимально инертной посуды.
«Захолаживание» пробы.
Затемнение пробы.
Продувка пробы
инертными газами.
«Тренировка» поверхностей.
Консервация пробы.
Для отдельных видов проб применяется высушивание.
Слайд 22Правила консервации
Используемые для консервации реагенты-стабилизаторы должны быть высочайшей чистоты (ОСЧ,
ХЧ,ЧДА).
Материалы, из которых изготовлены сосуды, устройства и инструменты для пробоотбора
должны быть устойчивы к действию образца и реагента.
Посуду нужно готовить непосредственно перед отбором проб.
Хорошо знать свойства используемых консервантов.
Время хранения законсервированных проб должно быть минимальным.
Слайд 24Транспортировка проб
Должна быть:
быстрой;
в соответствующей таре, гарантирующей сохранность пробы.
Для транспортировки проб часто используются специальные герметичные
металлические защитные контейнеры, сконструированные по принципу «матрешки».
Слайд 25Особенности хранения
различных проб
ВОЗДУХ
Пробы воздуха в контейнерах практически не хранятся.
Могут
храниться пробы взятые из воздуха аспирацией:
Абсорбированные в жидкость (хранятся как
жидкие пробы).
Адсорбированные на твердом сорбенте (хранятся как твердые пробы).
Слайд 26ВОДА
Без стабилизации вода не хранится (способы стабилизации см. ранее).
Перед хранением
вода обязательно консервируется.
Применяемые консерванты сугубо индивидуальны.
Консерванты добавляются в тару перед
пробоотбором. Почему?
Есть некоторые компоненты, которые можно определить только сразу (активный хлор, рН, карбонаты и гидрокарбонаты, общая жесткость, мутность и др.).
Слайд 27ПОЧВА
Способ хранения пробы и ее упаковка зависят от
целей анализа:
Высушивают до воздушно-сухого состояния. Воздушно-сухие пробы хранят в матерчатых
мешочках, в картонных коробках или в стеклянной таре.
Хранят в холодильнике без высушивания при +40С в стеклянной таре.
Слайд 28РАСТЕНИЯ
Способ хранения пробы и ее упаковка зависят
от целей анализа:
Высушивают до воздушно-сухого состояния. Воздушно-сухие пробы хранят в
плотных бумажных пакетах или в стеклянной таре, закрытой пробками.
Хранят в холодильнике (погребе) без высушивания при +40С.
Хранят в замороженном виде (до -200С).
Хранят в законсервированном виде в стеклянной таре. Способы консервации сугубо индивидуальны.
Слайд 29ОБРАБОТКА ГЕНЕРАЛЬНОЙ ПРОБЫ (ТВЕРДОЙ)
Гомогенизация – получение однородного материала.
Состоит из двух чередующихся операций:
Дробление;
Просеивание.
Усреднение – получение
средней пробы меньшего количества. Состоит из двух чередующихся операций:
Перемешивание;
Сокращение
Слайд 30ДРОБЛЕНИЕ
ПРОСЕИВАНИЕ
ГОМОГЕНИЗАЦИЯ
Слайд 31Гомогенизация пробы
ДРОБЛЕНИЕ
Измельчители
(мельницы, блендер)
Фарфоровая
ступка
Механическая ступка
Слайд 32Гомогенизация пробы
Процесс гомогенизации
ПРОСЕИВАНИЕ
Сито
Просеивающая машина
Слайд 33УСРЕДНЕНИЕ
ПЕРЕМЕШИВАНИЕ
СОКРАЩЕНИЕ
Слайд 34Усреднение пробы
Перемешивание
Способы перемешивания:
Механически в емкостях.
Перекатыванием из угла в угол на
различных плоскостях.
Метод конуса и кольца.
Перемешивание при растирании в шаровых мельницах
(для малых объемов пробы).
Метод конуса и кольца
Слайд 35Усреднение пробы
Сокращение
Квартование
Механический делитель
Шахматный способ
Слайд 36Схема квартования средней пробы
Перемешанная куча
Расплющивание кучи
Расплющенная
куча
Куча, разделенная на секторы
Слайд 37Получение лабораторной пробы из генеральной шахматным способом
Разделение пробы
на квадраты
Отбор
проб из
квадратов совком
Слайд 38ВТОРИЧНАЯ ПРОБОПОДГОТОВКА
Подготовка пробы к химическому анализу
Слайд 39Задачи вторичной пробоподготовки
Высушивание пробы (удаление воды).
Вскрытие (разложение пробы) и перевод
ее в раствор.
Обогащение пробы (ее концентрирование).
Устранение влияния мешающих примесей
(удаление или маскирование примесей).
Слайд 40Вода в пробах
Химически несвязанная вода (как загрязнение пробы):
Адсорбированная на поверхности
пробы твердого вещества.
Сорбированная щелями и капиллярами аморфных веществ (цеолит, крахмал,
белок).
Окклюдированная полостями минералов, руд, горных пород.
Химически связанная вода:
Кристаллизационная (CuSO4·5H2O).
Конструкционная [Cu(OH)2→ CuO + H2O].
Слайд 41Высушивание образцов
Сушильный шкаф (1100С; ~ 3 часа)
Эксикатор: 1 – кран;
2 – пришлифованная крышка;
3 – керамический вкладыш;
4 – тигли;
5
– водоотнимающее вещество (CaCl2; P2O5; H2SO4).
Слайд 42Разложение или вскрытие пробы
Методы вскрытия проб:
«Сухие» методы разложения (требуют дальнейшего
растворения полученного остатка) – это термическое разложение (пиролиз и сухая
минерализация), спекание и сплавление.
«Мокрые» методы разложения (сразу происходит разложение и растворение пробы) – это разложение концентрированными кислотами и их смесями, парами азотной кислоты и другими реагентами.
Слайд 43«Сухие» методы. Термическое разложение
Это разложение пробы при нагревании,
сопровождающееся образованием одного или нескольких компонентов газообразной фазы:
Пиролиз – термическое
разложение в отсутствие веществ, реагирующих с разлагаемым соединением. Проводится в атмосфере инертного газа (азот, гелий) или в вакууме. Газообразные продукты пиролиза поглощаются реагентами и затем анализируются (для органических веществ).
Сухая минерализация (озоление) – термическое разложение в присутствии веществ, реагирующих с разлагаемым соединением. Бывает:
с окислением (сожжение в кислороде или на воздухе). Для ускорения процесса добавляют Н2О2; HNO3.
с восстановлением (сожжение в токе водорода или аммиака).
Слайд 44Применение термического разложения
Слайд 45«Сухие» методы.
Сплавление и спекание
Сплавление – измельченную пробу смешивают
с 8 –10-кратным избытком реагента (плавня) и нагревают (300 -10000С)
до получения прозрачного плава.
Спекание – измельченную пробу смешивают с 2 – 4-кратным избытком подходящего твердого реагента и нагревают (500 - 8000С). При этом смесь не расплавляется, а только спекается.
Слайд 46Классификация реагентов
для сплавления и спекания
Плавни:
Щелочные (карбонаты, гидроксиды, бораты щелочных
металлов и их смеси).
Кислые (пиросульфат и гидросульфат калия, В2О3).
Окислительные (щелочные
плавни с добавкой окисляющих веществ – KNO3, NaNO3, KClO3 и др.).
Реагенты для спекания:
Пероксид натрия – Na2O2.
Карбонаты щелочных металлов.
Оксиды металлов (магния, цинка, кальция).
Смеси карбонатов с оксидами магния, цинка, кальция.
Слайд 47Применение спекания и сплавления
Слайд 48Оборудование
для «сухих» методов разложения
Муфельная
печь
Микроволновая
печь
Нагревательная камера
Слайд 49«Мокрые» методы.
Разложение кислотами
Концентрированные минеральные кислоты (HCl, HNO3, H2SO4, HF,
HClO4, H3PO4 и др.).
Органические кислоты (уксусная, щавелевая, винная, лимонная, муравьиная
и др.).
Смеси, содержащие кислоты:
HCl (HNO3, H2SO4) + Н2О2;
HCl + H2SO4 + HClO4;
HNO3 + H2SO4;
HCl + HNO3 (3:1) – царская водка и др.
Слайд 51«Мокрые» методы.
Другие способы
Водные растворы солей и оснований:
Гидроксиды (NaOH, KOH);
Карбонаты
щелочных металлов (Na2CO3, K2CO3);
Аммиак и соли аммония (NH3·H2O, NH4Cl).
Пары азотной
кислоты.
Слайд 52Оборудование для «мокрых» методов разложения
Автоклав
для разложения
проб кислотами
Микроволновая установка
для мокрой минерализации проб
Камера фотолизного
окисления
пробы под действием
УФ
–излучения
Слайд 53«МИНОТАВР»
Прибор для «мокрой» минерализации проб
Слайд 54Растворение пробы
Основные растворители:
Вода.
Органические растворители.
Водные смеси (с кислотами; органическими растворителями).
Водные
растворы кислот, щелочей.
Буферные растворы.
Концентрированные кислоты и их смеси (см. «мокрые»
методы разложения).
Другие растворители.
Слайд 55Специфические способы подготовки к анализу ООС
Почвы:
Вытяжки (водные, солевые, кислотные, буферные).
Растения:
Сок.
Вытяжки
и выжимки.
Настои, настойки, отвары.
Слайд 56Оборудование для приготовления почвенных вытяжек
Слайд 58Концентрирование
Концентрирование – это операция, в результате которой повышается
отношение концентрации или количества микрокомпонентов к концентрации или количеству макрокомпонента.
Виды
концентрирования:
Индивидуальное.
Групповое.
Абсолютное.
Относительное.
Способы концентрирования:
Удаление матрицы.
Выделение микрокомпонентов.
Слайд 59Методы
концентрирования проб
Жидкие пробы:
Выпаривание и упаривание.
Вымораживание.
Экстракционное концентрирование.
Ионообменное концентрирование.
Твердые пробы:
Сублимация (возгонка).
Флотация.
Другие методы.
