全自动行星式球磨机在海洋沉积物样品制备的应用
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摘要：全自动磨样机在海洋沉积物快速分析中是磨制均匀样品的最有效工具之一。具有自动化程度高、试样加工表面平整、光洁、快速稳定以及安全性能好、噪音小、粉尘少等特点。制样工艺实践和分析数据表明, 全自动磨样机与人工制样相比更适合海洋沉积物快速分析。
中图分类号：O657.31文献标识码：A
海洋沉积物是地质历史的良好记录，对认识海洋的形成、演变和环境质量具有重要意义[1]。样品制备是海洋沉积物监测分析较基础的一环。在加工制备检测样品时, 海洋沉积物样品常被人工研磨成细粉, 其磨样水平一般因人而异, 磨样深度和试样表面质量难以控制，容易造成样品不均匀[2]，导致化学分析测定结果超出允许误差范围。所以在分析海洋沉积物时，选择一个与测量方法匹配而快速有效、定量准确的样品制备设备，提高工作效率十分必要[3]。
本文运用全自动磨样机在海洋沉积物样品制备方法进行了探讨，与传统的人工制样相比，样品制备更均匀，减轻分析人员负担，更节省样品制备时间。
1实验部分
1.1 仪器及测试条件
PULVERSETTE6型全自动行星式球磨机；ZEEnit700型原子吸收分光光谱仪，铜空心阴极灯、铅空心阴极灯。Mars微波消解仪。
球磨机参数：转速400rpm，正转翻转频率为2，转动时间3min。
原子吸收仪工作条件见表1，微波消解升温程序条件见表2。
表1 原子吸收仪仪工作条件
表2微波消解升温程序条件
1.2 主要试剂
铜、铅混合标准溶液：50mg/L，以GSB07-1182-2000铜标准溶液和GSB07-1183-2000铅标准溶液配制成混合标准溶液。其它所用试剂均为分析纯，水为超纯水。
1.3海洋沉积物中重金属的前处理方法
本法：粗称经缩分后的200g风干沉积物样、25个专用磨样小球体和球磨机罐的质量。将样品放入球磨机罐体内，放入磨样球体，计算样品、球体、球磨机罐的总质量。把装有样品和球体的罐体放入球磨机内，固定拧紧，调节平衡，使得球磨机杠杆的重量等于样品、球体、球磨机罐的总质量，盖上外盖，按1.1球磨机参数进行磨样。磨样时间结束后，装入样品瓶内，贴上标签，待测。
人工研磨方法：取经缩分后的风干沉积物样200g，放入研钵，用研磨棍碾碎，碾磨，过1mm的网筛，留在筛上的沉积物粗粒再倒回研钵内重新碾磨。如此反复多次，直到全部通过，装入样品瓶内，贴上标签，待测。
称取0.2g(±0.0001g)上述两种磨样后的海洋沉积物样品于聚四氟乙烯罐中，用少许水润湿样品，分别加入8mL硝酸按1.1温程序进行消解，消解后赶酸至约2-3mL，冷至室温后，将溶液及残渣全量转入25mL具塞比色管中，加水至标线，混匀，待测，全程同时随带标准样品及空白样进行样品全处理[4]。
1.4工作曲线制作和测定
铜、铅标准曲线按0.00；0.300；0.600；0.900；1.200；1.500 mg/L进行标准系列浓度配制。
2 结果与讨论
2.1 球磨机转动时间的选择
分别设置1、2、3、4、5min的转动时间，固定转速和频率进行制样。结果表明，1min制样约75%的样品通过100目网筛。3 min制样约98%的样品能通过100目网筛。4min和5min制样约98.5%的样品能通过100目网筛。我们选定的全自动磨样机全过程制样时间3min。
手工研磨，选取5、10、15、20 min，由同一人按同样的力度和振幅进行磨样和反复过筛。结果表明，5min制样约50%的样品通过100目网筛。10 min制样约77%的样品能通过100目网筛。15min制样约85%的样品能通过100目网筛。20min制样约95%的样品能通过100目网筛。
2.2球磨机频率和转速的选择
球磨机频率频数
球磨机频率转速数分别设置300、350、400、500、600 rpm，当转速为300 rpm，分析精度不好； 达到400 rpm时， 分析精度已经达到0.002% ；继续增加转数，分析精度已没有显著变化, 样品出现明显的发热现象。故我们选400 rpm。
2.2海洋沉积物样品制备注意事项
（1）测定重金属的海洋沉积物样品在样品制备间需自然风干。在风干过程中要经常搓揉样品，以免胶结。风干后的样品在制备（过筛）前用木槌轻轻敲打（切忌用铁锤或其它金属工具敲打），以便土壤样品恢复至自然粒级状态。
（2）每加工完一个样品应对球磨机球罐及内磨样球体进行全面清扫，防止发生交叉玷污。
（3）对高污染样品应另设风干室，且不能与其它样品在同一磨样室制样。
（4）样品风干、磨碎、分装过程中样品编码必须始终保持一致。
（5）定期检查样品标签，严防样品标签模糊不清或丢失。
2.3分析结果
近海海洋沉积物样品Cu、Pb在不同的磨样方法的测定结果情况具体情况见表3。
表3近海海洋沉积物样品 Cu、Pb在不同磨样方法的溶出情况
由表3可知，在相同的微波消解条件下，手工制样与全自动球磨机制样对海洋沉积物中Cu、Pb的测定均能满足分析测试的要求。总体来说，全自动球磨机制样稍好于手工制样，在相同微波消解条件铜、铅的溶出更稳定，精密度更好。
3 结论
综上所述，使用全自动球磨机对近岸海域沉积物进行样品制备，测定样品中的铜和铅结果与手工制备样品方法结果无明显差异，使用全自动球磨机制样不仅省时，省力，而且也能减少了手工方法中一些繁琐的步骤，这样就可以减少由于繁琐过程中引入的人为误差。该方法有很大的参考和应用价值。
参考文献：
[1] 张雷雷, 周培. 科技信息[J], 海洋沉积物同位素年代测定技术发展现状分析,2012年第33期:33-34.
[2] 黄建，齐郁，魏猛.工业计量[J], 全自动磨样机在炉前钢铁快速分析中的应用,2002年第4期:39-42.
[3]申开榜，陈丽琴，刘汉钊.黄金[J],可见金矿石化验样品加工制备方法及其设备的比较,2009,3(30)：59-61.
[4]中华人民共和国国家标准，海洋沉积物监测规范第5部分：海洋沉积分析[S].GB 17378.5-2007：8-15.