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1、工业分析 Technical analysis,授课教师：董佩佩 广西民族师范学院化生系,绪 论,1.1 工业分析的任务和作用 1.2 工业分析的研究对象和特点 1.3 工业分析的方法 1.4工业分析中的标准物及允许误差,1.1 工业分析的任务和作用,一、工业分析的任务研究工业生产的原料、辅助材料、中间产品、最终成品、副产品及各种废物组成和含量的分析检验方法，它不仅是分析化学在工业生产上的具体应用，而且是一门融化学、物理学及数理统计等知识为一体的综合性应用学科。,通过本门课程的学习，可以掌握如何把分析化学中学过的理论和方法应用于工业分析中。,二、工业分析的作用,通过工业分析能评定原料和产品的质
2、量，检查工艺过程是否正常 。从而能够及时地、正确地指导生产，并能够经济合理的使用原料、燃料，及时发现、消除生产的缺陷，减少废品，提高产品质量。,因此，工业分析起着指导和促进生产的作用，是国民经济的许多生产部门（如化学、化工，冶金、煤炭、石油、环保、建材等等）中不可缺少的生产检验手段，分析化学被誉为“工业生产的眼睛”，由此可见工业分析在工业生产中所起的重要作用。,二、工业分析的特点,1、分析对象的物料量大,工业生产中原料、产品等的量是很大的，往往以千、万吨计，而其组成又很不均匀，但在进行分析时却只能测定其中很小的一部分，因此，正确采取能够代表全部物料的平均组成的少量样品，是工业分析中的重要环节，
3、是获得准确分析结果的先决条件。,2、 分析对象的物料量大,工业物料的组成是很复杂的，在测定某组分时，常常受到共存组分的干扰，因此，在选择分析方法时，必须考虑到共存组分的影响以及消除的方法。,3、分析试样的处理过程繁琐,分析中的反应一般在溶液中进行，但有些物料部易溶解，需要采用熔融或烧结的方法来制备分析试液。,4、分析的任务广,工业分析的研究对象十分广泛，不同的工业产品具有不同的分析项目和分析方法，即使是同一产品也有多个分析项目。,5、分析速度要快，准确度高,工业分析的一个重要作用，是用来指导和控制主产的正常进行，因此，必须快速、准确地得到分析结果，在符合生产所要求的准确度的前提下，提高分析速度
4、也是很重要的，有时不一定要达到分析方法所能达到的最高准确度。,1.4 工业分析的方法,一、快速分析法和标准分析法,1、快速分析法（Fast analytical method ）,快速分析法的特点是分析速度快，但误差比较大，常用于车间控制分析，俗称中控分析。主要是控制生产工艺过程中的关键部位。要求能迅速得到分析结果，而对准确度则允许在符合生产要求的限度内适当降低。,2、标准分析法,（Standard analytical method ）,标准分析法的特点是准确，是进行工艺计算、财务核算、评定产品质量的依据，常用来测定原料、半成品、成品的化学组成，也用于验证和仲裁分析。完成分析所需时间长一些。
5、,我国标准分为四级：国家标准、地区标准、行业标准、企业标准。,国际标准是指由国际性组织所制定的各种标准。其中最著名的是由国际标准化组织（下设162个技术委员会（TC）制定的ISO标准和由国际电工委员会制定的IEC标准。每年都颁布一些新的标准方法，每5年对已有的方法进行修改。但ISO标准不带强制性。,3、标准分析法的制定,中国国家标准是由国务院标准化行政主管部门国家标准局发布，代号“GB”表示强制性国家标准，代号“GB/T”表示推荐性国家标准。,此外，还有地方或企业标准，但只在一定范围内有效。,一些主管部门为了贯彻国家标准，根据具体测试要求，参照国家标准，使其具体化，制定出本行业标准，并注明与国
6、家标准等效。,国家技术监督局和各行办根据生产的发展和对产品质量要求的不断提高，每隔一段时间（一般4年1次）发布新标准。,新标准公布后，旧标准即相应作废。,1.7 工业分析中的标准物及允许误差,一、标准物质,标准物质是具有一种或多种充分证实了的特性，用来校正测量器具、评定测量方法或给材料定值的物质或材料。,1、标准物质的种类,化学成分和纯度标准物质：如钢铁、合金、矿石、炉渣和基准试剂等标准物质；,（1）按技术特性分为三类：,工程类标准物质，如橡胶、工程塑料的机械性能、电性能的标准物质。,物理化学特性标准物质，如燃烧热、pH值、高聚物分子量等标准物质；,（2）按照特性值的准确度水平分,一级标准物质
7、、二级标准物质和工作标准物质，其中一级水平最高，二级次之，工作标准物质最低。,我国标准物质编号为GBW,一级标准物质：,GBW 06101 基准试剂碳酸钠；,GBW 07210-07212 3种磷矿石成分分析标准物质；,GBW 013101-13237 7种pH标准物质。,2、标准物质的制备,标准物质作为统一量值的计量单位，必须具备定值准确、稳定性好、均匀性好三个基本条件。除此之外，还要考虑能小批量生产、具备制备上再现性好等。标准物质通常有下列几条途径获取,（1）纯物质制备 化学气体标准物质，就是采用高纯气中加入一种或几种特定成分气体的方法配制的,（2）直接由高纯度的物质作为标准物质,（3）由
8、生产物料中选取 如无机固体物、矿物、化肥、水泥、钢铁等，可以从生产物料中选取有代表性的样品，按照试样的制备方法制得标准物质。,水泥、玻璃、陶瓷、钢铁、合金、矿石和炉渣等标准物质习惯上叫作标准试样，简称标样。标样的研制过程比较复杂。,3、标准物质在工业分析中的作用,（1）作为参照物质，检验测定结果的可靠性。标准物质与试样进行平行分析，比较测定值与标准值之间的差异，是检验结果可靠性的最好方法之一。,(2）标准物质用于定标仪器或标定标准滴定溶液(基准试剂还可直接法配制标准滴定溶液，即基准溶液)。仪器在使用前或使用中，须用标准物质定标或制作校正曲线，才能给出正确的分析结果。,（3）作为已知试样用以发展
9、新的测量技术和新的仪器。当采用不同方法或不同仪器进行测量时，标准物质帮助我们判断测量结果的可靠程度。,（4）在仲裁分析和进行实验室质量考核中经常采用标准物质作为评价标准。,（5）采用标准试样消除基体效应。解决基体效应最好的办法是采用标准试样作为分析测试的标准。对基体效应明显的待测试样，在组成和性质上与标准试样越接近，测定结果越准确。这是基准试剂所不及的。,二、允许误差,允许差又称公差，是指某一分析方法所允许的平行测定值间的绝对偏差。,或者说，是指按此方法进行多次测定所得的一系列数据中最大值与最小值的允许界限即极差。它是主管部门为了控制分析精度而规定的依据。,标准分析法都注有允许误差（或允许差）
10、，允许误差是根据特定的分析方法统计出来的，它仅反映本方法的精确度，而不适用于另一种方法。,1、允许误差的定义,一般工业分析只做两次平行测定，若两次平行测定的绝对偏差超出允许差，称为超差，则必须重新测定。,2、允许误差的分类,（1）室内允许差,在同一实验室内，用同一种分析方法，对同一试样，独立地进行两次分析，所得两次分析结果之间在95%置信度下可允许的最大差值。如果两个分析结果之差的绝对值不超过相应的允许误差，则认为室内的分析精度达到了要求，可取两个分析结果的平均值报出；否则，即为超差，认为其中至少有一个分析结果不准确。,如用氯化铵重量法测定水泥熟料中的二氧化硅含量 国家标准规定SiO2允许差范
11、围为0.15% ,若实际测得数值为23.56%和23.34%，其差值为0.22%，必须重新测定。 23.56%-23.34%=0.22%0.15%(超差,数据无效) 23.56%-23.48%=0.08%0.15%(，数据有效) 如果再测得数据为23.48%，与23.56%的差值为0.08%，小于允许误差，则测得数据有效，可以取其平均值23.52%作为测定结果。,允许误差的计算,两个实验室，采用同一种分析方法，对同一试样各自独立地进行分析时，所得两个平均值之间在95%置信度下可允许的最大差值。两个结果的平均值之差符合允许差规定，则认为两个实验室的分析精度达到了要求；否则就叫作超差，认为其中至少
12、有一个平均值不准确。,（2）室间允许差,第1章 试样的采集、制备与分解,1.1 试样的采集 1.2 试样的制备 1.3 试样的分解,1.1 试样的采集,工业分析测定步骤：,1 采样 2 制样 3 分解样品 4 消除干扰,5 方法的选择及测定 6 结果的计算和数据的评价,本章的重点是样品的采集、制备和分解,从被检的总体物料中取得有代表性的样品的过程称为采样,一、样品采集的意义,在工业分析工作中，常需要从大批物料中或大面积的矿山上采取实验室样品。,目的：采集到的样品能够代表原始物料的平均组成,二、有关采样的基本术语,1、采样单元(sampling unit),具有界限的一定数量物料（界限可以是有形
13、的也可以是无形的）,2、份样(increment，子样),用采样器从一个采样单元中一次取得的一定量的物料,3、原始平均试样（primary sample，送检样),合并所采集的所有份样所得的样品,4、实验室样品(laboratory sample),为送往实验室供分析检验用的样品,5、备考样品（reference sample，备检样品）,与实验室样品同时制备的样品，是实验室样品的备份。,6、试样（test sample）,由实验室样品制备，用于分析检验的样品）,P11,三、采样的原则,1、均匀的物料：可以在物料的任意部位进行采样,2、非均匀的物料：随机采样，对所得的样品分别进行测定。,3、采
14、样过程中不应带进任何杂质，尽量避免引起物料的变化（如吸水、氧化等),四、采样的具体要求,1、采样单元数的确定,对于化工产品，如总体物料的单元数小于500，则根据下表选取采样单元数。,如总体物料的单元数大于500，则用下式计算采样单元数：,即,N为总体单元数,2、采集样品量的要求 P13,1.至少应满足三次重复测定的要求；2.如需留存备考样品，应满足备考样品的要求；3.如需对样品进行制样处理时，应满足加工处理的要求。,（2）采样方法,A 从物料堆中采样,采样时，根据物料堆的形状和份样数目，将份样分布在堆的顶部、腰和底部。底部采样时，采样点应距地面0.5m，顶部采样时，应先除去0.2m的表面层，再
15、沿垂直方向用铲一类的工具进行挖取。,B 从物料流中采样,所谓物料流是指输送带上传送的物料。在输送带物料流中采样时，大都是使用自动化的采样器，定时、定量连续采样。,当采用相同的时间间隔采样时，若物料流的流量均匀，则采用的时间间隔T计算,C 从运输工具中采样,从运输工具中采样时，应根据运输工具的不同，选择不同的布点方法。,车皮容量低于30t时，采用斜线三点法；容量在3050t时，采用四点法；容量超过50t时，采用五点法。,采样的方法,煤堆采样,在料堆的周围，从地面起每隔0.5m左右，用铁铲划一横线，然后每隔12m划一竖线，间隔选取横竖线的交叉点作为取样点，如图所示。在取样点取样时，用铁铲将表面刮去
16、0.1m，深入0.3m挖取一个子样的物料量，每个子样的最小质量不小于5kg。最后合并所采集的子样。,料堆上采样点的分布,从煤流中采样,先计算出采样时间间隔，在煤流下落点，根据煤的流量和传送带宽度，以一次或分多次用接斗横截煤流的全断面采取一个份样。,从火车或汽车中采样,不管车皮容量大小，每车至少采取3个份样，按3点法布点。,从船舶中采样,直接在船上采样，以舱煤为一个采样单元，将船舱分成23层，每3 4m为一层，将份样均匀分布在各层表面上。,2、液体样品的采集,(1) 特点 液体样品组成比较均匀，溶液采得均匀样品。,输送管道中的物料,常见特殊性质的液体样品包括哪些？P22,2.2 试样的制备,原始的试样一般不能直接用于分析，必须经过制备过程。液态和气态样品，易于混合均匀，且采样量较少，混匀后可直接进行分析。固态样品一般要经过破碎、过筛、混匀和所分四个程序。,一、破碎,通过机械或人工的方法将大块的物料分散成一定细度的物料。,破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4个阶段。,破碎工具 破碎机、辊式破碎机、球磨机、铁锤、研钵等,
