红外碳硫分析仪是如何分析的？

非凡仪器

　　红外碳硫分析仪的分析过程基于红外吸收光谱法，通过样品燃烧转化、气体净化、红外检测和数据计算四个核心步骤，实现对碳（C）和硫（S）元素含量的精准测定。以下是具体分析流程的详细拆解：
　　一、样品燃烧：将碳硫转化为气体产物
　　样品准备
　　固体样品（如金属、矿石）需研磨成均匀粉末（粒度通常≤0.15mm），确保燃烧充分；液体样品可直接注入燃烧池或吸附在惰性载体上。
　　称取一定质量（通常0.1-0.5g，视碳硫含量调整）的样品，放入燃烧坩埚中，加入助燃剂（如钨粒、锡粒，用于降低燃烧温度、促进完全燃烧，尤其对高熔点样品）。
　　高温燃烧
　　样品被送入燃烧系统（高频感应炉或管式炉），在纯氧环境（氧气纯度≥99.99%）中高温燃烧：
　　高频感应炉：利用高频电磁场（通常1-3MHz）使导电样品（如钢铁、合金）自身感应生热，温度可达2000-2500℃，瞬间点燃样品。
　　管式炉：通过电阻丝加热至预设温度（800-1500℃），适用于非导电样品（如矿石、陶瓷），样品在氧气流中逐步燃烧。
　　化学反应：样品中的碳被氧化为二氧化碳（CO₂），硫被氧化为二氧化硫（SO₂）（若氧气过量，部分硫可能生成三氧化硫SO₃，需通过催化剂转化为SO₂）。
　　例：C+O₂→CO₂↑；4FeS+7O₂→2Fe₂O₃+4SO₂↑。
　　二、气体净化：去除干扰物质
　　燃烧产生的气体混合物（含CO₂、SO₂、未反应的O₂、水分、粉尘及少量干扰气体如CO、H₂等）需经过净化处理，避免影响后续红外检测：
　　除尘：通过过滤器（如玻璃棉、陶瓷滤芯）去除燃烧产生的烟尘、金属氧化物颗粒，防止堵塞管路或污染检测池。
　　脱水：利用干燥剂（如高氯酸镁、分子筛）吸收气体中的水分（H₂O对红外光有吸收，会干扰CO₂和SO₂的检测）。
　　除干扰气：通过催化剂（如活性碳、铂网）将CO转化为CO₂，消除其对碳元素检测的干扰；部分机型会去除NOx等其他酸性气体。
　　三、红外检测：利用特征吸收测定浓度
　　净化后的气体（主要含CO₂、SO₂和O₂）进入红外检测系统，基于分子对特定波长红外光的选择性吸收原理进行检测：
　　红外光源发射：红外光源（如镍铬丝加热棒）发射连续波长的红外光，覆盖CO₂（4.26μm）和SO₂（7.4μm）的特征吸收峰。
　　气体池吸收：气体流经密封的红外检测池（长光路设计，通常10-50cm），其中CO₂会强烈吸收4.26μm波长的红外光，SO₂会吸收7.4μm波长的红外光，而O₂等其他气体对这两种波长无吸收。
　　光信号转化：透过检测池的红外光被光电探测器（如硫化铅、碲镉汞探测器）接收，转化为电信号。信号强度与气体浓度成反比（浓度越高，吸收越强，透过光越弱）。
　　四、数据计算：反推碳硫含量
　　信号处理：电信号经放大器处理后，传输至数据处理系统（计算机及专用软件）。
　　定量计算：根据朗伯-比尔定律（吸光度A=ε×L×c，其中ε为摩尔吸光系数，L为光程长度，c为气体浓度），软件通过校准曲线（预先用标准样品绘制）将吸光度转化为CO₂和SO₂的浓度。
　　结果换算：根据化学反应式中的碳硫元素守恒，将CO₂和SO₂的浓度换算为样品中碳、硫的质量分数：
　　碳含量（%）=（CO₂的摩尔数×12）/样品质量×100%
　　硫含量（%）=（SO₂的摩尔数×32）/样品质量×100%
　　结果输出：最终显示并打印碳、硫元素的含量，同时记录检测时间、样品编号等信息，支持数据存储与追溯。