紅外碳硫分析儀是如何分析的？

非凡儀器

　　紅外碳硫分析儀的分析過程基于紅外吸收光譜法，通過樣品燃燒轉化、氣體凈化、紅外檢測和數據計算四個核心步驟，實現對碳（C）和硫（S）元素含量的精準測定。以下是具體分析流程的詳細拆解：
　　一、樣品燃燒：將碳硫轉化為氣體產物
　　樣品準備
　　固體樣品（如金屬、礦石）需研磨成均勻粉末（粒度通常≤0.15mm），確保燃燒充分；液體樣品可直接注入燃燒池或吸附在惰性載體上。
　　稱取一定質量（通常0.1-0.5g，視碳硫含量調整）的樣品，放入燃燒坩堝中，加入助燃劑（如鎢粒、錫粒，用于降低燃燒溫度、促進完全燃燒，尤其對高熔點樣品）。
　　高溫燃燒
　　樣品被送入燃燒系統（高頻感應爐或管式爐），在純氧環境（氧氣純度≥99.99%）中高溫燃燒：
　　高頻感應爐：利用高頻電磁場（通常1-3MHz）使導電樣品（如鋼鐵、合金）自身感應生熱，溫度可達2000-2500℃，瞬間點燃樣品。
　　管式爐：通過電阻絲加熱至預設溫度（800-1500℃），適用于非導電樣品（如礦石、陶瓷），樣品在氧氣流中逐步燃燒。
　　化學反應：樣品中的碳被氧化為二氧化碳（CO?），硫被氧化為二氧化硫（SO?）（若氧氣過量，部分硫可能生成三氧化硫SO?，需通過催化劑轉化為SO?）。
　　例：C+O?→CO?↑；4FeS+7O?→2Fe?O?+4SO?↑。
　　二、氣體凈化：去除干擾物質
　　燃燒產生的氣體混合物（含CO?、SO?、未反應的O?、水分、粉塵及少量干擾氣體如CO、H?等）需經過凈化處理，避免影響后續紅外檢測：
　　除塵：通過過濾器（如玻璃棉、陶瓷濾芯）去除燃燒產生的煙塵、金屬氧化物顆粒，防止堵塞管路或污染檢測池。
　　脫水：利用干燥劑（如高氯酸鎂、分子篩）吸收氣體中的水分（H?O對紅外光有吸收，會干擾CO?和SO?的檢測）。
　　除干擾氣：通過催化劑（如活性碳、鉑網）將CO轉化為CO?，消除其對碳元素檢測的干擾；部分機型會去除NOx等其他酸性氣體。
　　三、紅外檢測：利用特征吸收測定濃度
　　凈化后的氣體（主要含CO?、SO?和O?）進入紅外檢測系統，基于分子對特定波長紅外光的選擇性吸收原理進行檢測：
　　紅外光源發射：紅外光源（如鎳鉻絲加熱棒）發射連續波長的紅外光，覆蓋CO?（4.26μm）和SO?（7.4μm）的特征吸收峰。
　　氣體池吸收：氣體流經密封的紅外檢測池（長光路設計，通常10-50cm），其中CO?會強烈吸收4.26μm波長的紅外光，SO?會吸收7.4μm波長的紅外光，而O?等其他氣體對這兩種波長無吸收。
　　光信號轉化：透過檢測池的紅外光被光電探測器（如硫化鉛、碲鎘汞探測器）接收，轉化為電信號。信號強度與氣體濃度成反比（濃度越高，吸收越強，透過光越弱）。
　　四、數據計算：反推碳硫含量
　　信號處理：電信號經放大器處理后，傳輸至數據處理系統（計算機及專用軟件）。
　　定量計算：根據朗伯-比爾定律（吸光度A=ε×L×c，其中ε為摩爾吸光系數，L為光程長度，c為氣體濃度），軟件通過校準曲線（預先用標準樣品繪制）將吸光度轉化為CO?和SO?的濃度。
　　結果換算：根據化學反應式中的碳硫元素守恒，將CO?和SO?的濃度換算為樣品中碳、硫的質量分數：
　　碳含量（%）=（CO?的摩爾數×12）/樣品質量×100%
　　硫含量（%）=（SO?的摩爾數×32）/樣品質量×100%
　　結果輸出：最終顯示并打印碳、硫元素的含量，同時記錄檢測時間、樣品編號等信息，支持數據存儲與追溯。

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