1、2020/10/7,1,工業(yè)分析 Technical analysis,2020/10/7,2,第一章 緒論 1.1 工業(yè)分析的任務和作用 1.2 工業(yè)分析的研究對象和特點 1.3 工業(yè)分析的項目 1.4 工業(yè)分析的方法 1.5 干擾的消除方法 1.6 工業(yè)分析方法的評價和選擇 1.7 工業(yè)分析中的標準物及允許誤差,2020/10/7,3,1.1 工業(yè)分析的任務和作用,一、工業(yè)分析的任務 研究工業(yè)生產(chǎn)的原料、輔助材料、中間產(chǎn)品、最終成品、副產(chǎn)品及各種廢物組成和含量的分析檢驗方法，它不僅是分析化學在工業(yè)生產(chǎn)上的具體應用，而且是一門融化學、物理學及數(shù)理統(tǒng)計等知識為一體的綜合性應用學科。,通過本門課

2、程的學習，可以掌握如何把分析化學中學過的理論和方法應用于工業(yè)分析中。,2020/10/7,4,二、工業(yè)分析的作用,通過工業(yè)分析能評定原料和產(chǎn)品的質(zhì)量，檢查工藝過程是否正常 。從而能夠及時地、正確地指導生產(chǎn)，并能夠經(jīng)濟合理的使用原料、燃料，及時發(fā)現(xiàn)、消除生產(chǎn)的缺陷，減少廢品，提高產(chǎn)品質(zhì)量。,因此，工業(yè)分析起著指導和促進生產(chǎn)的作用，是國民經(jīng)濟的許多生產(chǎn)部門（如化學、化工，冶金、煤炭、石油、環(huán)保、建材等等）中不可缺少的生產(chǎn)檢驗手段，分析化學被譽為“工業(yè)生產(chǎn)的眼睛”，由此可見工業(yè)分析在工業(yè)生產(chǎn)中所起的重要作用。,2020/10/7,5,1.2 工業(yè)分析的研究對象和特點,在最新的國民經(jīng)濟行業(yè)分類標準（G

3、B/T4754-2002）中，共分為20個行業(yè)門類，95個行業(yè)大類，396個行業(yè)種類，913個行業(yè)小類。在20個行業(yè)門類中，與工業(yè)分析有關(guān)的大都屬于制造業(yè)。在制造業(yè)中，又分為30個小類，從大的范圍來說，這30個制造業(yè)小類都應屬于工業(yè)分析的研究對象，可見工業(yè)分析的研究對象非常廣泛。,一、工業(yè)分析的對象,2020/10/7,6,我國制造業(yè)分類表,2020/10/7,7,本課程只介紹30個小類中的一部分，主要包括：煤質(zhì)、硅酸鹽、化學品制造業(yè)、巖石、稀土元素、金屬冶煉及制品業(yè)、水質(zhì)等行業(yè)中的工業(yè)分析。,2020/10/7,8,二、工業(yè)分析的特點,1、分析對象的物料量大,工業(yè)生產(chǎn)中原料、產(chǎn)品等的量是很大

4、的，往往以千、萬噸計，而其組成又很不均勻，但在進行分析時卻只能測定其中很小的一部分，因此，正確采取能夠代表全部物料的平均組成的少量樣品，是工業(yè)分析中的重要環(huán)節(jié)，是獲得準確分析結(jié)果的先決條件。,2、分析對象的組成復雜,工業(yè)物料的組成是很復雜的，在測定某組分時，常常受到共存組分的干擾，因此，在選擇分析方法時，必須考慮到共存組分的影響以及消除的方法。,2020/10/7,9,3、分析試樣的處理過程繁瑣,分析中的反應一般在溶液中進行，但有些物料部易溶解，需要采用熔融或燒結(jié)的方法來制備分析試液。,4、分析的任務廣,工業(yè)分析的研究對象十分廣泛，不同的工業(yè)產(chǎn)品具有不同的分析項目和分析方法，即使是同一產(chǎn)品也有

5、多個分析項目。,5、分析速度要快，準確度高,工業(yè)分析的一個重要作用，是用來指導和控制主產(chǎn)的正常進行，因此，必須快速、準確地得到分析結(jié)果，在符合生產(chǎn)所要求的準確度的前提下，提高分析速度也是很重要的，有時不一定要達到分析方法所能達到的最高準確度。,2020/10/7,10,1.3 工業(yè)分析的項目,工業(yè)分析項目是由工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量特性所決定的。各種工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量特性可以概括為：適用性、可靠性、安全性、壽命和經(jīng)濟性等。 工業(yè)產(chǎn)品的不同特性，區(qū)別了各種產(chǎn)品的不同用途，同時也決定了具有不同的工業(yè)分析項目。,工業(yè)分析主要注重于化學成分分析和部分物理性能的測試，概括起來可以分為以下幾個方面。,2020/10/7,

6、11,1、物理性能測試,工業(yè)產(chǎn)品的物理性能與物質(zhì)的本質(zhì)、結(jié)構(gòu)和純度有著密切的關(guān)系，使檢驗產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)。常見的物理性能主要包括：密度、粒徑、黏度、光澤度、白度、硬度、比旋光度、折光率、沸點、沸程、熔點、結(jié)晶點、閃點和燃點等。,2、水分的測定,產(chǎn)品質(zhì)量標準對許多工業(yè)產(chǎn)品中水分的含量有明確要求。 常見測定水分的方法有重量法、蒸餾法、卡爾費休法、近紅外線分光光度法、氣相色譜法等。,2020/10/7,12,3、灰分和燒失量的測定,產(chǎn)品經(jīng)過高溫灼燒后的殘留物質(zhì)稱為灰分，表示被測物中無機物成分的大致含量。在灼燒過程中失去的質(zhì)量稱為燒失量，表示有機物的大致含量。,4、pH值和酸堿度的測定,pH值是產(chǎn)品

7、中H+的濃度，酸度是指能與強堿作用的物質(zhì)的量，堿度是指能與強酸作用的物質(zhì)的量。在工業(yè)分析中，工業(yè)用水、工業(yè)廢水、工業(yè)廢棄物及某些工業(yè)產(chǎn)品需要測定pH值和酸堿度。通常用電位法測定pH值，用酸堿滴定法測定酸堿度。,2020/10/7,13,5、元素和化合物的測定,元素和化合物的測定是工業(yè)中最多見和最重要的分析項目。元素分為金屬和非金屬；化合物分為金屬化合物和非金屬化合物，無機物和有機物。,2020/10/7,14,1.4 工業(yè)分析的方法,一、快速分析法和標準分析法,1、快速分析法（Fast analytical method ）,快速分析法的特點是分析速度快，但誤差比較大，常用于車間控制分析，俗稱

8、中控分析。主要是控制生產(chǎn)工藝過程中的關(guān)鍵部位。要求能迅速得到分析結(jié)果，而對準確度則允許在符合生產(chǎn)要求的限度內(nèi)適當降低。,2、標準分析法,（Standard analytical method ）,2020/10/7,15,標準分析法的特點是準確，是進行工藝計算、財務核算、評定產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)，常用來測定原料、半成品、成品的化學組成，也用于驗證和仲裁分析。完成分析所需時間長一些。,標準分析法中分為國際標準、國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準。,國際標準是指由國際性組織所制定的各種標準。其中最著名的是由國際標準化組織（下設(shè)162個技術(shù)委員會（TC）制定的ISO標準和由國際電工委員會制定的IEC標準。 每年

9、都頒布一些新的標準方法，每5年對已有的方法進行修改。但ISO標準不帶強制性。,3、標準分析法的制定,2020/10/7,16,中國國家標準是由國務院標準化行政主管部門國家標準局發(fā)布，代號“GB”表示強制性國家標準，代號“GB/T”表示推薦性國家標準。,此外，還有地方或企業(yè)標準，但只在一定范圍內(nèi)有效。,一些主管部門為了貫徹國家標準，根據(jù)具體測試要求，參照國家標準，使其具體化，制定出本行業(yè)標準，并注明與國家標準等效。,國家技術(shù)監(jiān)督局和各行辦根據(jù)生產(chǎn)的發(fā)展和對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，每隔一段時間（一般4年1次）發(fā)布新標準。,2020/10/7,17,新標準公布后，舊標準即相應作廢。,二、離線分析和在

10、線分析法,1、離線分析(off-line analysis),通過現(xiàn)場采樣，把樣品帶回實驗室處理后進行測定的方法稱為離線分析。,離線分析是傳統(tǒng)的工業(yè)分析方式，得到的分析結(jié)果相對滯后于實際生產(chǎn)過程。為了及時了解實際生產(chǎn)的真實情況，需要及時得到分析結(jié)果，這就需要采用在線分析技術(shù)。,2020/10/7,18,2、在線分析(on-line analysis),采用自動取樣系統(tǒng)，將試樣自動輸入分析儀器中進行分析的方法稱為在線分析。,在線分析是伴隨著生產(chǎn)過程的自動化而出現(xiàn)的，從20世紀30年代開始把分析儀器直接用于鋼鐵工業(yè)、化學工業(yè)和火力發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)流程上。20世紀60年代后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和計算機

11、的廣泛應用，在線分析的研究和應用更加普遍。,在線分析的特點是分析速度快、自動化程度高、結(jié)果準確、操作簡單、可實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測等。,2020/10/7,19,1.5 干擾的消除方法,試樣分解后制成的試驗溶液中，往往有多種組分(離子)共存，測定時常常會彼此干擾，不僅影響分析結(jié)果的準確性，有時甚至使測定無法進行。必須預先除去干擾組分。,通常采用的方法有掩蔽法（含解蔽）和分離法,一、掩蔽法,1、掩蔽法分類,2020/10/7,20,2、掩蔽劑類型,無機掩蔽劑和有機掩蔽劑,二、分離法,2020/10/7,21,1.6 工業(yè)分析方法的評價和選擇,一、分析方法的評價,1、準確度,2、靈敏度,方法可以測定某組分的

12、最小量。,3、選擇性,選擇性即專屬性、特效性，它是衡量一種分析方法在實踐過程中受其他因素影響程度的大小。,4、速度,5、成本,6、環(huán)境保護,2020/10/7,22,每一種組分的測定往往有幾種分析方法，選擇何種測定方法，直接影響分析結(jié)果的可靠性。,例如，鐵的測定方法常用的有:,二、分析方法的選擇,2020/10/7,23,在選擇分析方法時應根據(jù)以下幾個方面綜合考慮：,具體的選擇原則如下：,2020/10/7,24,3、從分析速度方面考慮，在滿足分析結(jié)果準確度要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇分析速度快的方法。,2、從分析方法的準確度和靈敏度考慮，應首先選擇能滿足分析目的要求的方法。,4、從分析成本方面考慮

13、，在滿足分析結(jié)果要求的基礎(chǔ)上，盡量選擇分析成本較低的方法。,5、從環(huán)境保護方面考慮，盡量選擇少用或不用有毒有害試劑的方法。,1、有國家強制性標準的必須選用國家標準方法；沒有國家標準方法的可選用行業(yè)標準、地方標準或企業(yè)標準。,2020/10/7,25,1.7 工業(yè)分析中的標準物及允許誤差,一、標準物質(zhì),標準物質(zhì)是具有一種或多種充分證實了的特性，用來校正測量器具、評定測量方法或給材料定值的物質(zhì)或材料。,1、標準物質(zhì)的種類,化學成分和純度標準物質(zhì)：如鋼鐵、合金、礦石、爐渣和基準試劑等標準物質(zhì)；,（1）按技術(shù)特性分為三類：,2020/10/7,26,工程類標準物質(zhì)，如橡膠、工程塑料的機械性能、電性能的

14、標準物質(zhì)。,物理化學特性標準物質(zhì)，如燃燒熱、pH值、高聚物分子量等標準物質(zhì)；,（2）按照特性值的準確度水平分,一級標準物質(zhì)、二級標準物質(zhì)(工作標準物質(zhì))，其中一級水平最高，二級次之。,我國標準物質(zhì)編號為GBW,2020/10/7,27,一級標準物質(zhì)：,GBW 06101 基準試劑碳酸鈉；,GBW 07210-07212 3種磷礦石成分分析標準物質(zhì)；,GBW 013101-13237 7種pH標準物質(zhì)。,2、標準物質(zhì)的制備,標準物質(zhì)作為統(tǒng)一量值的計量單位，必須具備定值準確、穩(wěn)定性好、均勻性好三個基本條件。除此之外，還要考慮能小批量生產(chǎn)、具備制備上再現(xiàn)性好等。標準物質(zhì)通常有下列幾條途徑獲取,202

15、0/10/7,28,（1）純物質(zhì)制備 化學氣體標準物質(zhì)，就是采用高純氣中加入一種或幾種特定成分氣體的方法配制的,（2）直接由高純度的物質(zhì)作為標準物質(zhì),（3）由生產(chǎn)物料中選取 如無機固體物、礦物、化肥、水泥、鋼鐵等，可以從生產(chǎn)物料中選取有代表性的樣品，按照試樣的制備方法制得標準物質(zhì)。,水泥、玻璃、陶瓷、鋼鐵、合金、礦石和爐渣等標準物質(zhì)習慣上叫作標準試樣，簡稱標樣。標樣的研制過程比較復雜。,2020/10/7,29,3、標準物質(zhì)在工業(yè)分析中的作用,（1）作為參照物質(zhì)，檢驗測定結(jié)果的可靠性。標準物質(zhì)與試樣進行平行分析，比較測定值與標準值之間的差異，是檢驗結(jié)果可靠性的最好方法之一。,(2）標準物質(zhì)用于

16、定標儀器或標定標準滴定溶液(基準試劑還可直接法配制標準滴定溶液，即基準溶液)。儀器在使用前或使用中，須用標準物質(zhì)定標或制作校正曲線，才能給出正確的分析結(jié)果。,（3）作為已知試樣用以發(fā)展新的測量技術(shù)和新的儀器。當采用不同方法或不同儀器進行測量時，標準物質(zhì)幫助我們判斷測量結(jié)果的可靠程度。,2020/10/7,30,（4）在仲裁分析和進行實驗室質(zhì)量考核中經(jīng)常采用標準物質(zhì)作為評價標準。,（5）采用標準試樣消除基體效應。解決基體效應最好的辦法是采用標準試樣作為分析測試的標準。對基體效應明顯的待測試樣，在組成和性質(zhì)上與標準試樣越接近，測定結(jié)果越準確。這是基準試劑所不及的。,2020/10/7,31,二、允

17、許誤差,允許差又稱公差，是指某一分析方法所允許的平行測定值間的絕對偏差。,或者說，是指按此方法進行多次測定所得的一系列數(shù)據(jù)中最大值與最小值的允許界限即極差。它是主管部門為了控制分析精度而規(guī)定的依據(jù)。,標準分析法都注有允許誤差（或允許差），允許誤差是根據(jù)特定的分析方法統(tǒng)計出來的，它僅反映本方法的精確度，而不適用于另一種方法。,1、允許誤差的定義,2020/10/7,32,一般工業(yè)分析只做兩次平行測定，若兩次平行測定的絕對偏差超出允許差，稱為超差，則必須重新測定。,2、允許誤差的分類,（1）室內(nèi)允許差,在同一實驗室內(nèi)，用同一種分析方法，對同一試樣，獨立地進行兩次分析，所得兩次分析結(jié)果之間在95%置信度下可允許的最大差值。如果兩個分析結(jié)果之差的絕對值不超過相應的允許誤差，則認為室內(nèi)的分析精度達到了要求，可取兩個分析結(jié)果的平均值報出；否則，即為超差，認為其中至少有一個分析結(jié)果不準確。,2020/10/7,33,如用氯化銨重量法測定水泥熟料中的二氧化硅含量,國家標準規(guī)定SiO2允許差范圍為0.15%,若實際測得