八章实验的抽样和实验设计.pptVIP

第八章 实验的抽样和实验设计 8-1实验的抽样 抽样（又叫采样）是人们对客观世界的认识，生活的体验，真理的追求乃至科学实验、社会调查中常用的一种方法，其目的就是要通过局部来了解总体。 特别是那些工作量大而没有条件进行全部调查、分析、试验的，或者数据的测定是破坏性的试验，此时要想对被研究物质进行整体研究是不可能的，而只能采取抽样来进行。 抽样的问题既有采样的技术性问题；也有数理统计学的方法学的问题。后者是采样理论的核心问题。 一、正确的采样是分析测试的第一步 从分析采样的技术来考虑：这里有着采集、储存、制备的过程。 1. 气体的采样 气体的性质受温度、压力的影响，因密度不一样会产生分层现象，难以储存、运输，这些都表明气休样品采集后应该马上进行分析． 气体样品可以通过抽吸、液体置换或扩散到真空接受器中吸取．气体采样装置一般是由玻璃制成，并带有适宜的旋塞，应采用不需涂油就能保证气体密封的金属旋塞． 气体采样泵，采样箱 困难的是大气空气的采样，许多因素，如风、沉降、对流、人类活动产生的污染等等，会改变大气的组成，尤其是微量组分。 因为大气的组成是连续变化的，采集一个具有整体代表性的样品是无意义的，也是不可能的。唯一有用的办法是分析短时间内多点采集的多个样品． 直接采样法：注射器采样；塑料袋采样；采气管采样；真空瓶采样； 富集(浓缩)采样法：溶液吸收法；填充柱阻留法(固体阻留法)；低温冷凝法等等 大气中有害物质的含量非常小，如果吸取的样品体积较小，那么就存在着这样一个危险，被测物质的量在最灵敏方法的检测限之下．因此，要用一个流量计采集较大体积的空气，采样装置中应配有能阻挡固体颗粒的过滤器，能阻挡烟雾的薄膜，能吸收各种气体组分的溶液。 2．液体的采样 液体的采样方法有流动法、吸移法和虹吸法 如果液体因不相溶或密度不同而分层，在采样前应摇动使之均匀． 具有不混溶而分层的液体应从各分层中吸取与层厚度成一定比例的体积，对各层样品分别进行分析，或者将它们重新混合配成一个具有代表性的样品． 当液体含有悬浮颗粒时，建议通过搅拌和加热使之溶解．如果溶解不了，将悬浮物过滤，对两相分别进行分析． 含有不同挥发性组分的液体采集于并排连接的两个容器中． 液体经过一个带有旋塞试管流入到第一个容器的底部，容器装满后，液体溢出进入第二个容器的底部．液体继续流动直至第一个容器中确证是代表性样品． 如果目标是测定液体中气体的含量，采样要特别谨慎．例如，测定水样中的氧，一定要小心处理不能让其暴露于大气中． 另一个重要的问题是大流量的流动水源和固定水源（湖泊、海洋）水样的采样与分析．流动水的化学组成随沉淀、温度、流速、离水源的距离、深度、污染、水源等因素的不同而变化．同样，湖泊、海洋中水的组成也是因深度、温度、水体流出与流人、污染的不同而变化．例如，水中自由氧的含量随气温、季节、地理位置（山区或平原）、深度等的不同而不同．不同深度的采样，用一个特殊的装置，当到达某一深度时，装置就能打开关闭，这类装置称之为水深测量器．由于影响的因素太多，从大量水体中是不可能采集到代表样品的．大量的信息也许只能通过大量的分析试样获取。 3．固体的采样 与气体和液体物质不同，固体物质还受颗粒大小的影响．大多数固体物质是由不同大小的颗粒组成，明显不均．另外，也许感兴趣的物种仅存在于某一形式的颗粒中（细的、粗的或离散的纯颗粒）或分散于整个物料之中．各种颗粒、团粒、块团，其形式也是不尽相同的．所以这些因素就使得代表性固体物质的采样十分困难。 采集大量的样品，则应由物料中各部分所得的样品组合而成．运输的样品可在装货、卸货时进行采样． 运动中的物料（在运输带上）的主要采样方法包括用人工或机械从物料中的某一部分取得样品，这可以沿着直线的或交叉的方向，连续地成等时间间隔地进行．各部分采的样品混合就可以得到一个代表性样品． 工厂的生产过程控制，根据工艺条件和分析目的，可以从流线上的任何点进行，如流程是闭合回路控制的，则一定要尽可能在流程或反应器附近采样，分析仪器要紧靠采样点． 二.样品的装运与保存 运送到实验室进行分析的样品，应遵循下述规则：保证样品的完整性与可鉴性． 根据样品的性质与密度，可以将其装人不透气的金属、玻璃或塑料容器、塑料包或蜡纸包．在处理、运输、贮存时，防止样品被污染是十分重要的．一些样品暴露于潮湿、二氧化碳或氧气中，其组成可能要发生变化．一些样品在光照下或温度变化时，有可能被分解．为了避免这些情况发生，根据样品的性质（挥发性、腐蚀性、溶解作用）和所要测定的组分，有必要对容器进行选择． 例如，含硼的水样必须放于钠玻璃容器中而不是硼硅玻璃容器中运输． 强碱性样品一定不能贮存干玻璃容器中．测定痕量元素的样品必须贮存于塑料容器中。 样品中的有些成分仅只能化学固定后才能贮存，例如转变成更稳定的状态．