各種碳硫分析儀中添加劑的作用

各種碳硫分析儀中添加劑的作用

　　1.引言

　　燃燒法測定碳和硫，常用的添加劑有錫、銅、鐵、CuO、V2O5、Cr2O3、SiO2、SnO2、硅、鎢、鉬、MoO3、WO3、B2O3等。不同的燃燒系統，所用添加劑也有差別。例如高頻爐常用鎢粒，電弧爐常用鐵粉、硅鉬粉，而管式爐多用錫粒、V2O5[2]等。測定試樣不同，有時選用一些專用添加劑或復合添加劑，電弧爐燃燒選用TH-100添加劑，高頻爐燃燒選用含有錫的鎢粒，都屬復合添加劑。由于添加劑的組成不同，性質不同，所以在燃燒過程中，起的作用也不同。

　　2.添加劑的作用

　　2.1助熔作用

　　鐵的熔點約在1529℃，在1500K的溫度下難以熔化，雖然鐵中含有其它一些元素，使凝固點有所降低，但不能使鐵熔化成液體。CO2和SO2不能在固相中逸出，只能在液相中釋放，因此，必須加入助熔劑降低熔點。由于此點的重要性，過去常把添加劑叫助熔劑。

　　2.2發熱作用

　　所用的添加劑中，有些是金屬和非金屬元素，在氧氣流中氧化燃燒，能放出大量的熱，可以提高爐溫，特別是對于電弧爐燃燒，有顯著的作用。

　　2.3調節介質的酸堿性

　　氧化燃燒生成CO2和SO2都屬于酸性氧化物，堿性介質不利于CO2和SO2的釋放，選取適量的偏酸性添加劑加入燃燒體系，可使介質變成中性或弱酸性，有利于CO2和SO2的逸出。特別是SO2對介質酸堿性更加敏感。因此，要注意調節介質的酸堿度。

　　2.4攪拌作用

　　攪拌能加速硫離子的擴散，有利于與氧氣接觸，使氧化反應加快，添加劑如SiO2由于液體密度小于鐵的氧化物，在體系內部向上飄浮的過程中，可加快硫離子的擴散，有些添加劑受熱后生成氣體物質，當氣體逸出時，起到良好的攪拌作用。

　　2.5催化作用

　　如氧化銅，在燃燒過程中，碳和硫都能奪取CuO中的氧生成CO2和SO2，然后氧再與銅生成CuO，起催化加速作用。

　　2.6穩燃作用

　　電弧爐的燃燒，有時欠穩定，若在電弧爐燃燒中加適量錫粒或二氧化硅，有助于穩燃。

　　2.7抗干擾作用

　　燃燒后生成的Fe2O3、SnO2等粉塵，對SO2有吸附作用，導致測試結果偏低，加入有關的添加劑，可阻止吸附，減少干擾。

　　2.8參與化學反應

　　此點很重要，在后面硫酸鹽的熱法高速測定及通氮燃燒的理論問題等內容中詳細討論。

　　3.對添加劑的要求

　　添加劑作為化學制品，有規格要求。常量碳、硫測定，要用分析純，低含量測定，有時用光譜純或電子純試劑，要求雜質要少，碳、硫含量要低。另外對添加劑的幾何形狀、粒度、空隙度等物理性能也應注意。如鎢系列助熔劑，粒度在0.84～0.42㎜，孔隙度15%左右，這樣透氣性好，反應快，有利于氧化燃燒。更重要的是添加劑的空白問題，要求添加劑的空白值小，一般應小于被測物質碳、硫含量的10%，此項要求對于高含量碳、硫的測定，不會引起很大的麻煩，而對于低碳、低硫的測定，就是很大的問題。如碳含量為0.005%、硫含量為0.0005%的試樣測定，要求添加劑中碳含量小于0.0005%、硫含量小于0.00005%，制備碳含量為5×10-6%、硫含量為0.5×10-6%的添加劑是很困難的，即使能制備出來，測定其含量也有難度。因此，添加劑的空白問題，是測定低碳、低硫過程中最難解決的問題。