紅外碳硫儀是一種用于準確測定材料中碳、硫元素含量的分析儀器,其核心基于紅外吸收光譜法。通過高溫燃燒-紅外吸收的協同機制,實現了對碳、硫元素的準確測定。其優點集中在高精度、快速分析、自動化操作等方面,尤其適合冶金、地質、環保等領域的批量檢測需求。具體工作原理如下:
1.樣品燃燒與氣體釋放
-將待測樣品(如金屬、礦石等)置于高溫爐中,通入氧氣或惰性氣體環境,通過高頻感應加熱或電阻爐加熱至高溫(通常超過1600℃),使樣品中的碳(C)、硫(S)元素充分氧化,轉化為二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)氣體。
-此過程需確保燃燒完全,避免元素殘留導致誤差,因此對燃燒條件(溫度、氧氣流量等)的控制是關鍵。
2.氣體檢測與紅外吸收
-生成的CO2和SO2氣體經氣路系統進入紅外檢測池。不同氣體分子對特定波長的紅外光具有選擇性吸收特性:CO2在4.3μm附近有強吸收峰,SO2在7.3μm附近有特征吸收峰。
-紅外光源發出的光束穿過檢測池時,被氣體分子吸收的能量與氣體濃度成正比。通過檢測光強衰減程度,可反推出CO2和SO2的濃度。
3.定量分析與數據處理
-根據朗伯-比爾定律(A=εlc,A為吸光度,ε為摩爾吸光系數,l為光程,c為濃度),結合預先校準的標準曲線,將吸光度信號轉換為碳、硫元素的質量分數。
-現代儀器配備計算機控制系統,可自動完成數據采集、計算及結果輸出,并支持多樣品連續分析。
紅外碳硫儀憑借其技術特點,在多個領域得到廣泛應用,主要優勢包括:
-檢測限低至ppm級,適用于微量碳硫分析。
-抗干擾能力強,通過特征吸收波長的選擇,可排除其他氣體或雜質的影響。
-單個樣品分析時間僅需幾分鐘,遠快于傳統化學法。
-配備自動進樣器(如60位及以上),可實現無人值守的批量樣品分析,提升效率。
-儀器集成燃燒、氣路控制、數據采集等模塊,操作流程標準化,人為誤差小。
-支持自動校準、故障診斷及數據存儲,降低對操作人員的專業要求。
-可分析鋼鐵、合金、有色金屬、礦石、水泥等多種材料,適用性廣。
-無需化學試劑,燃燒后氣體可回收或排放處理,符合環保要求。