專利名稱：一種元素分析儀用燃燒管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種元素分析儀用燃燒管，具體地說(shuō)，是借助于高溫氧化裂解反應(yīng)測(cè)定輕質(zhì)有機(jī)樣品中微量元素含量的分析儀器用燃燒管。
用微庫(kù)侖儀測(cè)定樣品中總硫含量的方法是將樣品注入石英燃燒管，使其在高溫并有氧氣存在的條件下充分燃燒，樣品中的硫元素定量地轉(zhuǎn)化為SO2氣體(少部分轉(zhuǎn)化為SO3氣體)；當(dāng)反應(yīng)生成的SO2氣體由載氣帶入滴定池時(shí)，會(huì)與池內(nèi)電解液中的I3-離子發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)，致使I3-離子濃度降低，消耗的I3-離子由電解陽(yáng)極電生補(bǔ)充。測(cè)定整個(gè)反應(yīng)過(guò)程所消耗的電量，根據(jù)法拉第電解定律即可算出樣品中的總硫含量。
用微庫(kù)侖儀測(cè)定樣品中總氯含量的方法與上述總硫測(cè)定方法的原理類似，區(qū)別在于樣品中的氯元素經(jīng)高溫燃燒后轉(zhuǎn)化為HCl氣體，所用的滴定反應(yīng)為Cl-和Ag+的反應(yīng)。
除上述微庫(kù)侖儀器外，樣品中的硫含量也可利用氧化裂解/紫外熒光儀器進(jìn)行測(cè)定，其測(cè)定原理是將樣品燃燒后生成的SO2氣體通入紫外熒光室，在熒光室內(nèi)，SO2分子受到紫外線的照射后發(fā)生如下反應(yīng)，生成的激發(fā)態(tài)的二氧化硫分子SO2*不穩(wěn)定，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)以發(fā)射熒光的方式向基態(tài)躍遷，測(cè)定該過(guò)程中產(chǎn)生的熒光信號(hào)的強(qiáng)度即可間接測(cè)定樣品中的總硫含量。
另外，化學(xué)發(fā)光氮含量測(cè)定儀器也要使用燃燒管，該儀器的測(cè)定原理是將樣品注入石英燃燒管，使其在高溫并有氧氣存在的條件下充分燃燒，樣品中的氮元素定量地轉(zhuǎn)化為NO氣體(少部分轉(zhuǎn)化為NO2氣體)，生成的NO氣體由載氣帶入化學(xué)發(fā)光反應(yīng)室后與其中的O3發(fā)生如下反應(yīng)NO+O3→NO2*+O2，生成的激發(fā)態(tài)的二氧化氮分子NO2*不穩(wěn)定，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)以發(fā)射光子的形式向基態(tài)躍遷NO2*→NO2+hν’，測(cè)定該過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度即可間接測(cè)定樣品中的總氮含量。
上述測(cè)定微量元素含量的儀器中，燃燒管的結(jié)構(gòu)直接影響著儀器所允許的最大單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)樣量及待測(cè)元素的轉(zhuǎn)化率，因而也影響了測(cè)定方法的精密度、準(zhǔn)確度、檢測(cè)下限及分析速度等指標(biāo)?，F(xiàn)有的測(cè)定微量元素含量的儀器所用的燃燒管均為單層玻璃管，由于管子結(jié)構(gòu)的限制，氣體通過(guò)時(shí)阻力較小，故限制了單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)樣量。進(jìn)樣量小會(huì)導(dǎo)致儀器在測(cè)定待測(cè)元素含量小于500ppb的樣品時(shí)，難以達(dá)到令人滿意的準(zhǔn)確度和精密度，甚至無(wú)法檢測(cè)，因此難以滿足現(xiàn)代石油化工工藝及產(chǎn)品的要求。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠增大單位時(shí)間進(jìn)樣量，使樣品能夠更充分有效地氧化，從而精確測(cè)定樣品中微量元素含量的分析儀用燃燒管。
本發(fā)明所述的微量元素分析儀用燃燒管，包括套在一起的內(nèi)管、中套管和外管。所述外管的一端設(shè)有氣體出口，內(nèi)管出口與外管出口方向相同，中套管置于內(nèi)管與外管之間，中套管出口與內(nèi)管出口方向相反；外管的另一端與內(nèi)管密封連接，內(nèi)管伸出外管，其內(nèi)設(shè)有氣化管，氣化管伸出內(nèi)管的端口設(shè)有相互垂直的載氣進(jìn)氣管和進(jìn)樣管，內(nèi)管靠近氣化管的一端設(shè)有與內(nèi)管垂直的氧氣進(jìn)氣管。
所述的內(nèi)管出口可為圓孔形，較為優(yōu)選的開(kāi)口形狀為一字形、十字形或米字形的，更為優(yōu)選的開(kāi)口形狀為十字形狹縫。狹縫開(kāi)口可增大氣體阻力，使樣品在內(nèi)管中更充分地進(jìn)行氧化反應(yīng)，同時(shí)還可使噴射到中套管中的氣體更加均勻，從而使樣品燃燒更平穩(wěn)、更均勻。
本發(fā)明燃燒管的中套管出口形狀為敞口式，這樣可使燃燒管的阻力不過(guò)大地增加。
所述燃燒管內(nèi)管中設(shè)置的氣化管為毛細(xì)管，其內(nèi)徑為0.5～2.0毫米。用內(nèi)徑較小的毛細(xì)管作氣化段導(dǎo)管，既可加快分析速度，又可避免樣品在氣化管內(nèi)因缺氧發(fā)生熱裂解而產(chǎn)生積炭。
所述的外管氣體出口的形狀根據(jù)所用分析儀的類型來(lái)確定。當(dāng)本發(fā)明燃燒管用于微庫(kù)侖儀時(shí)，外管氣體出口為半球形外磨口且和微庫(kù)侖滴定池的進(jìn)氣口內(nèi)磨口相匹配。
當(dāng)本發(fā)明用于紫外熒光硫含量測(cè)定儀和化學(xué)發(fā)光氮含量測(cè)定儀時(shí)，外管氣體出口可為直管，以便與脫水裝置相連。
所述燃燒管的進(jìn)樣管內(nèi)有一擋板，擋板的中心設(shè)有進(jìn)樣孔，該進(jìn)樣孔由密封墊密封，密封墊的材質(zhì)可為硅橡膠等。擋板的設(shè)置可保證進(jìn)樣時(shí)塞子不致被推入燃燒管內(nèi)。
所述的載氣進(jìn)氣管和進(jìn)樣管均與氣化管相通，氧氣進(jìn)氣管則與內(nèi)管相通。氣化管的設(shè)置是為使液體樣品在該管內(nèi)氣化后進(jìn)入燃燒管內(nèi)管，與通入內(nèi)管的氧氣接觸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。氣化管的長(zhǎng)度取決于燃燒管燃燒區(qū)的溫度設(shè)置，以保證氣化管的出口位于合適的溫度區(qū)。
所述內(nèi)管和中套管、中套管與外管之間均設(shè)有固定結(jié)，固定結(jié)的材質(zhì)與燃燒管的材質(zhì)相同。固定結(jié)可設(shè)置在管內(nèi)的任何位置，用以保證燃燒管的三個(gè)管子連為一體，在管的同一截面上固定結(jié)的個(gè)數(shù)至少為兩個(gè)，最好為三個(gè)。
所述燃燒管的材質(zhì)可選耐高溫、耐腐蝕的材料，如耐溫玻璃，優(yōu)選石英玻璃。
本發(fā)明所述的燃燒管適用于通過(guò)氧化反應(yīng)將樣品中待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為能被檢測(cè)的物質(zhì)，進(jìn)而測(cè)定其含量的儀器。與本發(fā)明燃燒管配套的儀器可為微庫(kù)侖測(cè)定儀、紫外熒光測(cè)定儀、化學(xué)發(fā)光測(cè)定儀等，特別適合于測(cè)定待測(cè)元素含量低于1ppm的樣品，可測(cè)定的元素包括硫、氯及氮等。測(cè)定時(shí)所用的載氣為不參與反應(yīng)的氣體，優(yōu)選氬氣，也可采用氦氣或氮?dú)狻?br> 本發(fā)明燃燒管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為三層套管結(jié)構(gòu)，和常用的單層結(jié)構(gòu)相比，由于增大了氣流阻力，避免了溝流現(xiàn)象，故可延長(zhǎng)樣品在燃燒管中的停留時(shí)間，使樣品更充分地和氧氣反應(yīng)，從而使氧化反應(yīng)更趨近于化學(xué)平衡狀態(tài)，進(jìn)而提高樣品的轉(zhuǎn)化率。在同樣的外管徑、同樣的氧氣和載氣流量條件下，允許的單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)樣量更大，故可提高方法的檢測(cè)下限水平，提高儀器的靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度；在同樣的外管徑、同樣的單位時(shí)間進(jìn)樣量的條件下，所需要的用于保證樣品充分燃燒轉(zhuǎn)化的總氣體量比單層管的情況要小，從而可提高儀器的檢測(cè)靈敏度?？傊瑢?duì)于同樣的儀器，使用本發(fā)明燃燒管比用常用的單層燃燒管，在測(cè)定低含量樣品時(shí)，結(jié)果的準(zhǔn)確度更高、精密度更好，測(cè)定更加快速和容易。


圖1為本發(fā)明燃燒管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明燃燒管內(nèi)管開(kāi)口形狀示意圖。
下面對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明由圖1可知，本發(fā)明提供的燃燒管包括套在一起的內(nèi)管1、中套管2和外管3，外管3的一端設(shè)有氣體出口10，內(nèi)管出口9與外管氣體出口10方向相同，中套管出口8為敞口，與內(nèi)管出口9方向相反。中套管2置于內(nèi)管1與外管3之間，各管之間均有一定間隔，以使氣體流動(dòng)。內(nèi)管1與中套管2，中套管2與外管3之間均設(shè)有固定結(jié)13。所述外管的另一端與內(nèi)管密封連接，內(nèi)管1伸出外管3，其內(nèi)設(shè)有氣化管4，氣化管4為內(nèi)徑1.0毫米的毛細(xì)管，其伸出內(nèi)管的端口設(shè)有相互垂直的載氣進(jìn)氣管6和進(jìn)樣管5，內(nèi)管1靠近氣化管4的一端設(shè)有與內(nèi)管垂直的氧氣進(jìn)氣管7。
圖1中，外管氣體出口10的形狀為半球形的外磨口且恰好能插入微庫(kù)侖滴定池的進(jìn)氣口。所述半球形外磨口的直徑與滴定池進(jìn)氣口內(nèi)磨口的直徑相等。
所述氧氣進(jìn)氣管7與內(nèi)管1直接相通，載氣進(jìn)氣管6和進(jìn)樣口5與氣化管4直接相通。進(jìn)樣口5內(nèi)設(shè)有擋板11，從其剖面示意圖可清楚地看出擋板的中心處有一個(gè)小孔12，該小孔用硅橡膠墊密封。
燃燒管內(nèi)管出口9可為各種形狀的狹縫形，如圖2所示的一字形、十字形或米字形狹縫，也可為圓形的小孔，圖中未畫(huà)出。圖1所示的內(nèi)管開(kāi)口形狀為十字形狹縫。
本發(fā)明燃燒管用于微庫(kù)侖儀時(shí)的使用方法為先將燃燒管升溫至所需的反應(yīng)溫度，用微量注射器吸取待測(cè)樣品，將注射器針頭穿過(guò)進(jìn)樣管5處的密封橡膠墊插入氣化管4，勻速推入樣品；樣品在氣化管內(nèi)氣化后，被從載氣進(jìn)氣管6進(jìn)入氣化管4的載氣帶入內(nèi)管1，氧氣由氧氣進(jìn)氣管7進(jìn)入內(nèi)管1。進(jìn)入內(nèi)管的氧氣與樣品反應(yīng)，反應(yīng)氣穿過(guò)內(nèi)管1進(jìn)入中套管2，再由中套管2出口進(jìn)入外管3。樣品在圖1所示的高溫區(qū)反應(yīng)后，其中的待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為能被檢測(cè)的物質(zhì)，如測(cè)硫時(shí)轉(zhuǎn)化為SO2氣體，測(cè)氯時(shí)轉(zhuǎn)化為HCl氣體。反應(yīng)后的氣體混合物由燃燒管出口10排出進(jìn)入滴定池，根據(jù)待測(cè)元素選擇滴定劑，測(cè)硫時(shí)，用I3-溶液進(jìn)行滴定；測(cè)氯時(shí)，用Ag+溶液進(jìn)行滴定。測(cè)定整個(gè)滴定過(guò)程的耗電量即可算出樣品中的總硫含量或總氯含量。
下面通過(guò)實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用結(jié)果，但本發(fā)明并不僅限于此。
實(shí)例1將本發(fā)明燃燒管與微庫(kù)侖儀配套用于測(cè)定樣品中的總硫含量。
將氣化管4的溫度升至800℃，燃燒管高溫區(qū)的溫度升至1000℃，向載氣進(jìn)氣管6中通入流量為100毫升/分的氬氣，向氧氣進(jìn)氣管7中通入流量為300毫升/分的氧氣。用注射器將50微升汽油餾份油樣品從進(jìn)樣孔12注入氣化管，樣品在氣化管4內(nèi)氣化后進(jìn)入高溫燃燒區(qū)，再由氣體出口10排入滴定池。按常規(guī)微庫(kù)侖硫含量測(cè)定儀的方法測(cè)定樣品中的總硫含量，方法的檢測(cè)下限可達(dá)20ppb。
實(shí)例2將本發(fā)明燃燒管與微庫(kù)侖儀配套用于測(cè)定樣品中的總氯含量用實(shí)例1的條件，按常規(guī)微庫(kù)侖氯含量測(cè)定方法測(cè)定汽油餾份油樣品中的總氯含量，方法的檢測(cè)下限可達(dá)50ppb。
權(quán)利要求
1.一種元素分析儀用燃燒管，其特征在于燃燒管包括套在一起的內(nèi)管(1)、中套管(2)和外管(3)，所述外管(3)的一端設(shè)有氣體出口(10)，內(nèi)管出口(9)與外管氣體出口(10)方向相同，中套管(2)置于內(nèi)管與外管之間，中套管出口(8)與內(nèi)管出口(9)方向相反；外管(3)的另一端與內(nèi)管(1)密封連接，內(nèi)管(1)伸出外管(3)，其內(nèi)設(shè)有氣化管(4)，氣化管伸出內(nèi)管(1)的端口設(shè)有相互垂直的載氣進(jìn)氣管(6)和進(jìn)樣管(5)，內(nèi)管(1)靠近氣化管(4)的一端設(shè)有與內(nèi)管垂直的氧氣進(jìn)氣管(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃燒管，其特征在于內(nèi)管出口(9)為圓形、一字形、十字形或米字形。
3.按照權(quán)利要求1所述的燃燒管，其特征在于氣化管(4)為毛細(xì)管，其內(nèi)徑為0.5～2.0毫米。
4.按照權(quán)利要求1所述的燃燒管，其特征在于中套管出口(8)為敞口形。
5.按照權(quán)利要求1所述的燃燒管，其特征在于內(nèi)管(1)和中套管(2)、中套管(2)與外管(3)之間均設(shè)有固定結(jié)(13)。
6.按照權(quán)利要求1所述的燃燒管，其特征在于進(jìn)樣管(5)內(nèi)有一檔板(11)，檔板(11)的中心設(shè)有進(jìn)樣孔(12)，該孔由橡膠密封墊密封。
全文摘要
一種元素分析儀用燃燒管,包括套在一起的內(nèi)管(1)、中套管(2)和外管(3),所述外管(3)的一端設(shè)有氣體出口(10),內(nèi)管出口(9)與外管氣體出口(10)方向相同,中套管(2)置于內(nèi)管與外管之間,中套管出口(8)與內(nèi)管出口(9)方向相反;外管(3)的另一端與內(nèi)管(1)密封連接,內(nèi)管(1)伸出外管(3),其內(nèi)設(shè)有氣化管(4),氣化管伸出內(nèi)管(1)的端口設(shè)有相互垂直的載氣進(jìn)氣管(6)和進(jìn)樣管(5),內(nèi)管(1)靠近氣化管(4)的一端設(shè)有與內(nèi)管垂直的氧氣進(jìn)氣管(7)。該燃燒管適用于利用氧化反應(yīng)測(cè)定樣品中微量有機(jī)元素含量的儀器,特別適用于用微庫(kù)侖法測(cè)定樣品中微量硫、氯含量的儀器。
文檔編號(hào)G01N25/20GK1365002SQ01102238
公開(kāi)日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者楊德鳳, 何沛 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院