[發(fā)明專利]一種硫的測(cè)定裝置和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510840513.8
• 申請(qǐng)日: 2015-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN105259156A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段旭川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種不同形態(tài)硫的測(cè)定方法及裝置。

背景技術(shù)

硫，分為無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫。無(wú)機(jī)硫主要是硫化物硫、亞硫酸鹽硫和硫酸鹽硫，存在于礦物、巖石、土壤及煤炭中。有機(jī)硫是指以有機(jī)物形式存在的含硫化合物，主要存在化石能源和天然產(chǎn)物中，包括元素硫和活性硫化物，如：硫化氫、硫醇、二氧化硫、磺酸、酸性硫酸脂等。這些硫化物腐蝕性很強(qiáng)，可直接腐蝕金屬設(shè)備，如儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備、輸油管線等。還有非活性硫化物，如：硫醚、二硫化物、噻吩等，這些硫化物比較穩(wěn)定，但在燃燒時(shí)可產(chǎn)生二氧化硫和三氧化硫，進(jìn)而形成亞硫酸和硫酸，而腐蝕機(jī)械。特別煤在燃燒時(shí)，其中硫主要氧化成二氧化硫。在煤燃燒生成二氧化硫的同時(shí)，還伴有少量三氧化硫的生成。大氣中的二氧化硫濃度與支氣管炎等呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生率之間基本成正比關(guān)系。大氣中二氧化硫和三氧化硫在大氣云層中與水分子結(jié)合使降雨呈酸性，對(duì)環(huán)境造成極大危害，酸雨已成為了全球性的環(huán)境問(wèn)題，很多國(guó)家都致力于煤中硫含量的測(cè)定與脫硫處理的研究。因?yàn)槊糠N煤中都含有硫，只是含量不同而已，所以煤碳在使用之前對(duì)其中硫的含量要進(jìn)行測(cè)定，亦可在測(cè)定之后對(duì)其進(jìn)行脫硫處理。硫是煤中的一種危害較大的元素，在煤炭的燃燒、氣化、焦化等利用途徑中，都會(huì)造成不同程度的傷害。因此開展各種樣品中硫含量的測(cè)定是分析試驗(yàn)的最主要、最常見的項(xiàng)目之一，也是各行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定及計(jì)價(jià)指標(biāo)之一。對(duì)原材料評(píng)價(jià)及產(chǎn)品加工都有重要意義。

目前對(duì)不同行業(yè)的樣品中的硫的測(cè)定，根據(jù)硫的形態(tài)不同而采用的方法不同，如冶金和地質(zhì)行業(yè)廣泛使用感應(yīng)加熱或管式爐加熱燃燒方法，使不同形態(tài)的硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫，然后用非分光的紅外吸收法或碘量滴定法進(jìn)行測(cè)定，該方法儀器及試劑成本都比較高，不能分析硫的形態(tài)。尤其碘量法檢出限比較差。對(duì)煤炭等樣品中的高含量硫，一般采用硫酸鋇重量法或庫(kù)侖滴定法，操作比較麻煩耗時(shí)。我國(guó)環(huán)保局推薦的SO2濃度檢測(cè)方法中有兩種是基于化學(xué)原理的分光光度法：四氯汞鹽溶液吸收－鹽酸副玫瑰苯胺比色法和甲醛溶液吸收－鹽酸副玫瑰苯胺比色法，前者吸收液有毒性，逐漸被后者取代。化學(xué)方法都需要試劑，采樣時(shí)間長(zhǎng)、受環(huán)境溫度影響大。而目前采用的熒光法對(duì)大氣中二氧化硫的測(cè)定屬于專有儀器，該測(cè)定儀器需要加有兩個(gè)濾光片，且需要特制的反應(yīng)發(fā)光室，只能收集的250-420nm的熒光，且最大的熒光強(qiáng)度在320nm處（參考文獻(xiàn)：基于紫外熒光法的SO2檢測(cè)系統(tǒng)的研究，王玉田,楊俊明等，壓電與聲光，2009，,3卷第6期）。小于250nm的熒光不能收集，影響了測(cè)定的靈敏度和檢出限。

因此，目前所有的熒光法二氧化硫測(cè)定儀器均需要特別制作。而且主要儀器均為國(guó)外進(jìn)口（如美國(guó)ANTEK9000氮硫儀），儀器價(jià)格高，操作復(fù)雜。且需要凈化除水。另外，在測(cè)定有機(jī)物中的硫時(shí)，只能在高溫爐內(nèi)部轉(zhuǎn)化有機(jī)硫，而不是在樣品池處轉(zhuǎn)化，因此高溫爐需要氧氣，裝置復(fù)雜成本高。

近來(lái)，本發(fā)明人在使用國(guó)產(chǎn)的原子熒光進(jìn)行元素測(cè)定時(shí)意外發(fā)現(xiàn)，使用目前的國(guó)產(chǎn)無(wú)色散原子熒光在不經(jīng)過(guò)任何改動(dòng)，或只簡(jiǎn)單改動(dòng)是熒光原子化器的情況下，能很容易檢測(cè)不同樣品中的硫的氧化物，特別是水溶液和有機(jī)物中的硫。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，特別是水溶液中或有機(jī)物中的各種不同形態(tài)的硫，這包括二氧化硫、硫化氫和有機(jī)硫。從而完成了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下的技術(shù)內(nèi)容：

一種硫的測(cè)定裝置，它是使用現(xiàn)有的無(wú)色散原子熒光光度計(jì)，在檢測(cè)裝置主體框架不變的情況下，通過(guò)增加水洗平衡系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，使其能夠準(zhǔn)確測(cè)定不同形態(tài)的硫，其特征在于該測(cè)定裝置包括：

載有含硫氣體的載氣進(jìn)樣管1、含硫氣體的載氣水洗凈化平衡系統(tǒng)2、輔助氣體供給管3和輔助氣體供給管4、石英管熒光池5、激發(fā)光源6、檢測(cè)器7。其中在激發(fā)光源與樣品發(fā)光池之間、樣品發(fā)光池與檢測(cè)器之間設(shè)置有透鏡8,在熒光池上部有點(diǎn)火裝置9。

上述激發(fā)光源為目前無(wú)色散原子熒光用的鋅或鎘空心陰極燈，優(yōu)選鋅空心陰極燈。

載氣一般使用凈化后的空氣，如果使用惰性氣體氮或氬氣，那么在點(diǎn)火測(cè)定時(shí)，管路3和4要有一個(gè)管供應(yīng)凈化空氣或氧氣。

如果上述裝置中設(shè)置有兩個(gè)輔助氣體供給管，則最好（但不限于）是輔助氣體供給管3供給惰性的屏蔽氣，而輔助氣體供給管4供給燃?xì)狻?/p>

如果上述裝置中設(shè)置有只設(shè)置輔助氣體供給管3，此時(shí)管3最好（但不限于）供給惰性的屏蔽氣和燃?xì)獾幕旌蠚怏w，或者只供給燃?xì)狻?/p>

如果輔助氣體管路3供給燃?xì)猓藭r(shí)管路4取消。