原廠通知
2022-11-09
德國elementar / 2022年11月份電子報 - 元素分析儀的氯高溫燃燒分析功能
介紹
近年來，樣品中氯的分析變得越來越重要。在水泥廠，磚廠，造紙業和其他對能源需求高的行業中使用替代燃料需要簡單，低維護的氯分析方法。本儀器操作方式簡單、全自動化並分析成本低外，亦符合台灣環檢所公告廢棄物、SRF分析氮碳氫硫氯氧之標準方法( 初級固體生質燃料中硫、氯含量檢測方法；NIEA A219)
說明
傳統上使用消化方式進行氯分析，這非常耗時且難以自動化。因此，高溫燃燒隨後利用庫侖檢測燃燒中形成的HCl已經獲得越來越多的關注。然而，目前廣泛使用的庫侖法具有幾個主要缺點。第一，由於電解質溶液需要非常頻繁地更換而導致的維護工作量，第二，電極易於磨損。此外，採用這種方法，動態範圍局限於較低的濃度。另一方面，離子層析與電導檢測相結合是一種更穩定的技術，可以單獨測定所有鹵素。該解決方案的缺點是投資成本非常高、樣品前處理也相當麻煩。
Elementar作為元素分析的先驅已經開發出一種更簡單的替代方案。經過充分驗證的元素分析儀與高性能固態電化學檢測器（EC Cell）相結合，使氯分析比以往更容易、更可靠及精確。它允許在很大的濃度範圍內進行氯的測量，同時維護成本低。
分析原理
樣品通過專利的球型閥從樣品轉盤轉移到燃燒管中。與水平式高溫爐的系統不同，該進樣過程不需要任何壓縮空氣驅動。然後樣品進入高溫燃燒區，確保所有氯100%轉化為HCl。在下一步驟中，有效地從載氣中除去水，以避免冷凝和HCl的損失。載氣最終通過固態電化學檢測器以檢測HCl（參見圖1 ）。此配置可用於rapid CS cube, UNICUBE®,vario EL cube, 和vario MACRO cube等機型中。針對低氯Cl含量最佳化的trace SN cube的選項略有不同（參見圖2）。從載氣中除去水分後，HCl被捕集在特殊的吸附管柱上。然後在固態電化學檢測器中檢測HCl。檢測器的評估在標準電腦上完成。整個過程完全自動化，易於使用並且可實現無人看守的夜間操作。
電化學檢測方法
電化學檢測池中發生以下反應：
工作電極：Ag + HCl → AgCl + H+ + e
參考電極：O2 + 4e + 4H+ → 2H2O
圖3. EC檢測池的工作原理
HCl在載氣的作用下，進入ECD檢測器，並和Ag接觸，這一反應生成了電子，並且降低了工作電極和參考電極之間的電流強度。而這一變化也恰好反映出載氣中HCl的濃度。 該檢測方法可以描述為安培檢測。毛細管擴散屏障其實就是一個孔，其直徑決定了檢測池的靈敏度。 電解質是濃縮的非氧化性酸。 電化學檢測池的示意圖如圖3所示。
校正
有幾種標準物質可用於校正。如果沒有液體封樣器(Capsule Sealing Press)，那麼氯化銨（Cl含量65.97%）可以被用作物質。此外，氯在水中的高溶解度是製備標準溶液的理想選擇。另一種可能的標準品也可以是具有準確Cl含量的油或特定基質的Cl標準品。通常這些標準物質可以直接使用。例如，圖6顯示了典型的檢量線，是利用煤樣標準物質來完成的，儀器型號為rapid CS cube配置含氯模組，其中，煤標樣的氯含量是0.11%。
圖4. 利用rapid CS cube配置Cl模組， 5000ppm的檢測池；1.4 mg的NH4Cl上樣分析而得到的HCl峰。
圖6. EC檢測器的Cl檢量線
