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自动快速碳硫三元素分析仪

【摘要】:SO2+H2O→H2SO3 KIO3+5KI+6HCl→3I2+6KCl+3H2O H2SO3+I2+H2O→H2SO4+2HI 7.5.6.2 计算机碳硫全自动高速分析仪碳硫高速分析仪是企业理化分析室中的一种常用普及型计量器具,它可以对金属材料中碳和硫进行定量分析,测量材料中碳和硫的质量分数。碳硫高速分析仪因产品的附加功能和自动化程度不同分为多种型号。

7.5.6.1 元素分析仪所使用的分析方法及化学原理

1.碳

(1)非水法 试样在电弧炉内通氧燃烧生成CO2、SO2。SO2先被吸收除去后剩余的CO2导入乙醇-乙醇胺-氢氧化钾吸收液中吸收,并滴定;乙醇胺的加入使CO2增加吸收,以防滴定不及而逸去;乙醇是两性溶剂,易产生质子转移,促进弱酸的电离,从而提高酸性,使反应加速。

C2H5OH+KOH→C2H5OK+H2O

C2H5OK+CO2→KC2H5CO3碳酸乙基钾)

NH2C2H4OH+CO2→HOC2H4NHCOOH(2-羟基乙基胺羧酸)

HOC2H4NHCOOH+C2H5OK→HOC2H4NHCOOK+C2H5OH

(2)气体容量法 试样燃烧生成的CO2被KOH吸收后,由于体积的减小而求得含量,因SO2对测C有干扰,故SO2可用活性MnO2或钒酸银滤去。

CO2+2KOH→K2CO3+H2O (7-80)

2.硫

(1)酸碱中和法 试样燃烧生成SO2,遇H2O生成亚硫酸,经H2O2氧化成硫酸,用NaOH标准液滴定,根据其消耗量求得S含量。

SO2+H2O→H2SO3 (7-81)

H2SO3+H2O2→H2SO4+H2O (7-82)

H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O (7-83)

(2)碘量法 试样燃烧生成的SO2被弱酸性的淀粉溶液吸收后,生成亚硫酸,以碘标准溶液(或碘酸钾标准溶液)滴定,使亚硫酸形成硫酸,以淀粉作指示剂根据标准液消耗体积求得S含量。

SO2+H2O→H2SO3 (7-84)

KIO3+5KI+6HCl→3I2+6KCl+3H2O (7-85)

H2SO3+I2+H2O→H2SO4+2HI (7-86)

7.5.6.2 计算机碳硫全自动高速分析仪

碳硫高速分析仪是企业理化分析室中的一种常用普及型计量器具,它可以对金属材料中碳和硫进行定量分析,测量材料中碳和硫的质量分数。可以方便、快捷地进行原料验收、炉前分析、成品检验等阶段的材料检测。为了满足快速的要求,在气体容量法定碳,碘量法定硫的基础上,采用计算机控制工作流程,实现自动化操作,碳硫含量数显直读,测量结果、日期、编号自动打印,从而使检测时间缩短到45s,具有性能稳定、速度快的特点。测量精度符合GB223.69—2008、GB223.68—1997标准,测量范围:w(C)=0.02%~6.00%,w(S)=0.003%~0.2%。

工作原理:碳硫分析仪的主要功能是对金属燃烧后产生的二氧化碳和二氧化硫进行分析测量:载气(氧气)经过净化后,导入燃烧炉(电阻炉或高频炉),样品在燃烧炉高温下通过氧气氧化,使得样品中的碳和硫氧化为CO2、CO和SO2,生成的氧化物通过除尘和除水净化装置后被氧气载入到硫检测池测定硫。此后,含有CO2、CO、SO2和O2的混合气体一并进入到加热的催化剂炉中,在催化剂炉中经过催化转换CO→CO2,SO2→SO3,这种混合气体进入到除硫试剂管后,导入碳检测池测定碳。残余气体由分析器排放到室外。与此同时,碳和硫的分析结果以w(C)和w(S)的形式显示在主机的液晶显示屏上和连接的计算机显示器上并储存在计算机里,以便随时调出,也可以通过连接的打印机打印输出。有的软件还具有自动校正和自动诊断功能,也可以连接到实验室信息管理系统。

碳硫高速分析仪因产品的附加功能和自动化程度不同分为多种型号。系列产品从手工操作、数据换算到数据自动传输、计算机终端显示已形成系列化格局,可以满足各类企业的实际需求,企业可以根据自身情况需要选择不同型号产品。目前国内普遍使用的燃烧炉是电弧燃烧炉、高频燃烧炉和管式燃烧炉,而我国独创的电弧燃烧炉以其使用稳定、转换充分、使用方便、价格低廉、使用成本低等诸多优点受到用户欢迎,成为当前市场的主流产品。目前国内通用的碳硫高速分析仪大致分为简易型、普通型和提高型三个系列。用户在选择时可根据企业的规模,检测的任务量,对测试结果的送达、保存要求等几个方面综合考虑,除了自动化程度和价格因素外,用户在选购时还要考虑到仪器的使用成本和使用寿命等其他方面的因素。

7.5.6.3 三通道光度比色仪

三通道光度比色仪是指采用我国国标测定(光度分析法)原理的三个通道的元素分析仪器。可测量元素有硅、锰、磷、铜、镍、铬、钼、稀土、镁、钛、锌、铝、铅、铁等,可任选测定三种元素。对于一般的冲天炉炉前应用,常用来做硅、锰、磷的分析。它采用“冷光源”技术,根据“朗勃比耳”原理定量测试锰、磷、硅三个元素的质量分数。运用了单片计算机与光电传感相结合技术,一般采取机外溶样,溶样比色液注入比色杯后,用特定波长光束,经光电转换成电信号,再经单片机处理得出结果,由数码管显示直读并打印。可以自动存储曲线,断电保护,内置比色杯,自动排放废液,减少污染,减少了人为误差,结构简单、操作与维护方便,适合人员少、样品多而单一的场合。缺点是波长更换不方便,如测量需不同波长的元素(超过3种)时,就不方便了;对含铬的试样,测试锰含量有困难;时间长了管路会老化,须及时更换;须注意试剂不可渗漏入仪器中,否则可能会损坏机板,从而使仪器无法工作。

测量范围(%):(以Mn、P、Si为例)

w(Mn):0.01~20.50。

w(P):0.0005~1.000。

w(Si):0.01~6.00。

(若改变测试条件,测量范围可相应扩大)

测量精度:符合GB223.3—5标准。

比色时间:约2s。