第二节　试样的预处理

对于不均匀固体样品，采样得到的试样通常质量较大，不可能都用来进行分析检测，一般需用适当的方法进行预处理，得到质量适合（如0.1～1.0g）能直接进行分析检测的试样。样品预处理需要考虑组分的回收率、干扰、检测浓度和费用（包括时间）等四个方面。

样品预处理的基本目的之一就是减少试样质量，同时要保持原始样品中待测组分含量不变。回收率就是描述在预处理以后待测组分含量保留原始样品待测组分含量的程度。

定量分析对分离的要求：干扰组分减少至不再干扰测定；待测组分的损失小至可忽略不计。一般以回收率和分离因子两个指标来衡量一种分离方法的效果。回收率用于衡量被测组分回收的完全程度，其定义为：

RA=mA/×100%　　（1-2）

式中，RA表示分析物中被测组分A的回收率；mA表示经分离后测得组分A的质量；表示组分A在被测物中的质量。

回收率越高，分离效果越好。对含量在1%以上的常量组分，回收率应在99.9%以上；对微量组分，回收率应为95%或更低些。

干扰是影响分析结果的重要因素之一，消除干扰是分析测试的重要环节，在样品处理过程中可以进行消除干扰的操作。干扰是指试样中共存组分对被测组分的测定产生干扰，通常与所用的测试方法有关。在样品处理过程中应尽量多地消除干扰，同时也要防止样品处理过程中引起沾污。

各种分析方法都有最佳的检测浓度范围，大约为检测限的2～50倍。不同测试方法的检测限及最佳浓度范围不同，对于一定的仪器或测试方法，不同组分的检测限及最佳浓度范围也不同。样品处理时必须考虑到最后检测时溶液的总体积，从而确定合适的试剂用量以及决定是否需要进行预先浓缩、稀释等操作。

样品处理的费用取决于所用仪器设备的价格、操作时间和试剂及辅助物料的消耗，而这些又取决于对测试结果精密度和准确度的要求，样品处理时应该考虑。

一、破碎

实际的固体样品经常为大块物料，破碎物料是样品预处理的第一步。为了粉碎试样，可用各种破碎机，较硬的试样可用腭式轧碎机，中等硬度的或较软的可用锤磨机把大块试样击碎。接着为了把试样进一步粉碎，对于较硬的试样可用滚磨机，一般不太硬的试样用球磨机。球磨机的原理是把试样和瓷球一起放入球磨机中，盖紧后使之不断转动，由于瓷球不断地翻腾、打滚，把试样逐步地磨细，同时也起到了混合的作用。

粉碎也可以手工操作，置试样于平滑的钢板上，用锤击碎；也可以把试样放在冲击钵中打碎。冲击钵由硬质的工具钢制成。底座上有一可取下的套环，环中放入数块试样，插入杆，用锤击杆数下，可把试样粉碎。然后可用研钵把试样进一步研磨成细粉。对于硬试样，可用玛瑙研钵或红柱石研钵研磨。

在破碎过程中容易引起试样组成的改变，应该注意以下问题：①在粉碎试样的后面阶段常常会引起试样中水分含量的改变；②破碎机研磨表面的磨损，会使试样中引入某些杂质，如果这些杂质恰巧是要分析测定的某种微量组分，问题就更为严重；③在破碎、研磨试样过程中，常常会发热，而使试样温度升高，引起某些挥发性组分的逸去，由于试样粉碎后表面积大大增加，某些组分易被空气氧化；④试样中质地坚硬的组分难以破碎，锤击时容易飞溅逸出；较软的组分容易粉碎成粉末而损失，这样都将引起试样组成的改变。

二、过筛

在试样破碎过程中，应经常过筛。先用较粗的筛子过筛，随着试样颗粒逐渐地减小，筛孔目数应相应地增加。不能通过筛孔的试样粗颗粒，应反复破碎，直至能全部通过为止。切不可将难破碎的粗粒试样丢弃。因为难破碎的粗颗粒和容易破碎的细颗粒组成往往是不相同的，丢弃了难破碎的粗颗粒，将引起试样组成的改变。

三、混合

经破碎、过筛后的试样，应加以混合，使其组成均匀。混合可人工进行。对于较大量的试样，可以用锹将试样堆成一个圆锥，堆时，每一锹都应倒在圆锥顶上。当全部堆好后，仍用锹将试样铲下，堆成另一个圆锥。如此反复进行，直至混合均匀。对于较少量的试样，可将试样放在光滑的纸上，依次提起纸张的一角，使试样不断地在纸上来回滚动，以达到混合的目的。为了混合试样，也可以将试样放在球磨机中转动一定时间，如果能用各种类型的实验室用的混合机来混合试样，那就更为方便。

四、缩分

缩分的目的是在不改变试样组成条件下减少试样的质量。在破碎、混合过程中，随着试样颗粒越来越细，组成越来越均匀，可将试样不断地缩分，以减少试样质量。常用的缩分方法是四分法（见图1.1）。四分法就是将试样堆成圆锥形，将圆锥形试样堆压平成为扁圆堆。然后用相互垂直的两直径将试样堆平分为四等份。弃去对角的两份，而把其余的两份收集混合。这样经过一次四分法处理，就把试样量缩减一半。反复用四分法缩分，最后得到数百克均匀、粉碎的试样，密封于瓶中，贴上标签，送至分析室。近年来采用格槽缩样器来缩分试样也渐渐多起来，格槽缩样器能自动地把相间的槽中的试样收集起来，而与另一半试样分开，以达到缩分的目的。

上述介绍的是传统试样预处理方法，为人工操作，相当费时费力。随着科技的进步，现在已经有了专门用于试样预处理的机械设备，实现了破碎、过筛、混合、缩分等步骤的机械化和自动化，试样预处理变得非常方便、快速。

在试样预处理过程中，试样水分变化是值得注意的问题。试样中常常含有水分，其含量往往随湿度、温度及试样的分散程度而改变，从而使试样的组成因所处环境及处理方法的不同而发生波动。为了解决这个问题，可以采用下列措施：①在称量试样前，先在一定温度下，把试样烘干，去除水分，然后称样进行分析；②保持试样中水分含量的恒定，使分析结果能有较好的重现性；③在进行分析测定的同时，测定试样的水分含量，试样中各组分的含量可以折算为“干基”时的含量。

干燥可采用冷冻干燥、烘箱干燥、真空干燥、红外和微波炉干燥等方法。一般认为样品干燥过程中减少的质量为失去的水分，但质量的损失也可能是由于干燥过程中失去了易挥发成分，加热比室温干燥更容易引起易挥发样品的损失。无机样品常采用传统的烘箱干燥，而土壤、硅胶等则需要加热到大大高于水的沸点的温度来除掉水分，同时一些挥发性样品可能会流失。对于生物样品或易挥发样品常采用冷冻干燥的方法。对于疏水的有机化合物不需要除水，对于碳水化合物，如酸酐，可采用抽真空的保干器干燥。

一般情况下，样品预处理需要制备均一性的代表样品，但有时也没必要制备成均一混合样品。如食品中农药残留的检测，有时就需按食品的不同部位来分别取样检验。

一定要注意的是，制备好的样品应尽快地进行检验，否则要把制备好的样品放在干燥器中或冰箱中保存，以保证测定结果的可靠与真实性。