碳氢仪常见问题及维护方法

测氢仪工作原理

煤样在850℃高温条件下于净化过的氧气流中燃烧分解，使氢转化为水，碳转化为二氧化碳，反应式如下：

将燃烧生成的水和二氧化碳在氧气流的吹动下通过涂有五氧化二磷的铂内壁式电解池，在无水分气体通过时，电解池内阻近无穷大，正负极之间呈开路状态无电流通过。当含有水份的气体通过电解池时，水立即被五氧化二磷吸收，生成偏磷酸，方程式如下：

H2O＋P2O5→ 2HPO3

这时电解池内阻减小，流过电解池的电流逐渐增大，通过电解产生反应如下：

阳极：2PO3 ---- 2e → P2O5＋O2↑

阴极：2H＋+2e → H2↑

流过电解池的最大电流不得小于600mA。随着电解进行，偏磷酸越来越少，电解电流也随之下降，降到终点电流(70mA)时，表示电解已结束，测得电解过程中所消耗电量，应用法拉弟定律，可计算出被测定物质的质量W。

W＝ ∫0t idt

式中：F：为法拉弟定律数数值为96487库仑；
M：为被测物质的摩尔质量数：
n：为参加电极反应物质的电子转移数；
i：为电解电流
t：为电解时间。
由于该仪器以法拉弟定律为设计原理依据，利用库仑积分仪，采用定量量化技术和微电脑单片机控制等技术可直接显示氢的质量毫克数，打印机打印出三种氢值，若试样重为G(mg)，可按下式计算出各种氢值的百分含量：

式中：W：仪器氢显示数；(mg)
G：试样重量；(mg)
G1：测定出的氢的空白值；(mg)
Mad：分析煤样的水份值；%
0.1119，将水折算成氢的系数。

测氢仪程序控制原理

测氢仪全过程采用微电脑单片机控制，测氢仪接通电源后，通过键盘，键入日期，试样重量和氢空白值及分析试样的水份值，按一下测氢键，电机正转，带动送样棒向前推进试样，推进到300℃处时，测氢仪微电脑使电机停转，并延时30秒，然后进到500℃处，微电脑使电机停转，并延时2分钟，然后单片机发出信号，使电机正转带动送样棒继续向前推进试样，推进到850℃处，微电脑使电机停转，并延时10分钟，然后发出信号，使电机反转，带动送样棒将盛放试样的盘拉出到原来的位置后，电机停转，报警器报警提示，以表示测试的全过程结束，打印机打印出测试数据。

测氢仪实验前的准备工作

（1）分别将不锈钢燃烧管、瓷舟、干燥瓶等器具清洗干净。
（2）分别装入适量的试剂，向其中一根玻璃净化瓶中装入变色硅胶，瓶口处留有约20-30mm的余量装脱脂棉，盖橡皮塞，对其它二根干燥瓶分别装入 碱石棉和无水高氯酸镁，对药品的要求：变化硅胶（工业品），碱石棉化学纯；无水高氯酸镁二级，粒度1-3毫米，化学纯。然后向不锈钢管内装入线装氧化铜（HG3-1288）二级，装入量约200mm，应在炉子800度的部位，二端用石英毛或硅 酸铝纤维棉堵住，另一端（进气）且带有进气管的橡皮塞 塞好，燃烧管内装入高锰酸银的热解产物、装入量约140mm长，位置在转化炉的后部，靠近接电解池出口端。附高锰酸银热解产物的制法，称取100克高锰酸钾（分析或化学纯）溶于2升蒸馏水中，另取107.5克硝酸银（分析纯或化学纯）先溶于约50ml蒸馏水中，在不断搅拌下，倾入沸腾的高锰酸钾溶液中，搅拌均匀，逐渐放冷，静止过夜则生成具有光泽的深紫色晶体，用蒸馏水洗涤数次，在60℃-80℃干燥4小时，取少量晶体放在瓷器中，在电炉上缓缓加热至骤然分解，得疏松银灰色残渣，收集在磨口瓶中备用，未分解的高锰酸银不宜大量贮存，以免受热分解。
（3）将仪器所用引线连接好，接好气路和电源，经检查无误的情况下，可开启电源开关，待炉温升至温度时，即可做样品分析。

测氢仪操作与步骤

一、准备

1、装药：
拆下净化管(后面的)两端的堵头，取下净化管，用尺量取中间位置后用记号笔标记1，向送样嘴方向再量10公分记2，用管口取下直径一致的高温棉板一片，送入标记1的位置(目测应无缝隙)。装入线状氧化铜至标记2的位置，再取下同样大小的高温棉板推入标记2。将净化管装回高温炉，注意装药端在炉子的高温端。
拆下燃烧管末端的送样嘴，取下燃烧管，比照高温炉的低温热电偶孔为中心，向两端各量取5公分，左端标记为3，右端标记为4。再用管口取下一片高温棉板送入标记4位置，从左端装入高锰酸银末标记3，再取下两片高温棉板推入标记3。将燃烧管装回高温炉，装好送样嘴，旋紧螺钉。
2、联线：
将控制器与电炉摆放至合适位置，装好送样杆，旋紧螺钉。再把控制器至电炉的两组电源线按颜色标记一一对应连好，旋紧螺帽。将两支热电偶根据联线长短分别插入高温炉的两个热电偶孔内，引线分正负接在控制器后面的热电偶接线柱上(高温热电偶接燃烧炉，低温热电偶接转化炉，高温热电偶插入时要退回1mm)
3、气路连接：
将减压器接在氧气瓶上，通氧导管一端与减压器连接，另一端接在净化管的右端，净化管左端与干燥塔的左端用硅胶管连接起来，干燥塔的右端与燃烧管右端底部接气口连接，注意保持各连接处密封。
4、电解池的清洗：
(1)用温水融化洗衣粉，把电解池浸泡4小时后用专用毛刷顺时方向旋入电解池内(距尾部约一公分止)，逆时针方向旋出，反复几次。
(2)用自来水把电解池冲洗干净，然后分别用纯净水与丙酮冲洗干净，在用丙酮冲洗时用吸耳球抽取挤掉，反复几次。
(3)用吹风机热风档在电解管口和外部来回反复吹干。
(4)用万用表(兆欧档)测量电解池两极其阻值无穷大。
(5)每做成100个样或电解池电流在2小时内降不下来就清洗一次。
5、配电解液：
用100ML量桶量取7ML丙酮和3ML磷酸摇匀至不分层为止。将电解液倒入电解池一半位置，平放电解池慢慢旋转使电解液均匀涂在电解池上，然后把多余的流出。把吹风机平放在台面上，电解池在吹风机口高度一致的位置，用冷风档吹干(先从细管口后从粗管口各吹10分钟)，用滤纸检查粗管口有无电解液，若是没有说明已吹干。
将电解液倒入电解池内，在电解液离尾部1公分处时平放电解池，重复以上步骤至吹干。
将电解液倒入电解池一半的位置，按以上吹干步骤吹干。用万用表测量其阻值为几十欧即可。
6、装电解池：
把电解池插入散热器中间的圆孔内，使电解的铂丝不能露出。将散热器连同电解池装在炉体左端的两个支架上，用硅胶管将电解池与燃烧管连接起来，保持密封。将电解池与控制器用绿色引线连接(没有正负极性)。

二、操作：

1、涂膜：
打开控制器电源开关，打开氧气总阀，调节气流量(都是80ml/分钟)，约20分钟后，高温炉温度升到500℃，按涂膜键。电解电流从零升到200mA左右，右上角开始计时(前两位为分钟，后一位为每六秒增加一个数)，每间隔三分钟电解池转换一次，每次电解电流从最高200mA下降至100mA以下，越接近60mA为佳，(约一小时后控制器发出提示音，如果仍降不下来，需再按涂膜键。当三次涂膜后还降不下来，就要重新清洗电解池，再降至100-60mA，按月日键输入4位单数，按返回键，电解电流降至100-60mA，涂膜完毕。
2、试验：
先做一个废样，在瓷舟内放入约65-70毫克煤样，煤样上方均匀扑撒一层三氧化二铬，打开锥管绝热密封管，把瓷舟放在石英舟中间，旋紧密封套(检查电解电流是否上升)。输入质量(三位数，65毫克就输650)按氢键，仪器自动分步送样到高温炉内，约十三分钟后，样车退回，结果自动打印，试验结束。
再做两个空白试验，在瓷舟几放入约70毫克的三氧化二铬(和平时在煤样上方所扑撒的等量)，放好样后按空白键，约九分钟后样车退回，按打印键打印出空白值，如果两次空白试验结果误差在0.05毫克内，空白试验通过，计算出平均值(否则再做，直至合格)。
按年键，输入四位年份数字，再按月日键，输入两位月份数和两位日期数(如三月九号就输0309)，按水键，输入三位预先测出标煤的分析水分(如0.4%就输040)，按空白键输入空白试验的平均值，再按空白键结束。
再做三个标准煤样(方法同做废样)，结果自动打印，后两个的测试结果的平均值如果在标准值的误差范围内即可做待测的煤样，否则要打开控制器上盖，调整胶木板中间小孔内的微调旋钮(顺时针旋，结果将降低)再做标煤，直至合格。
测试煤样时，按水键，输入该煤样的分析水分值(三位数)按返回键(放好煤样)输入质量，按氢键，试验开始，约十三分钟后，单样测试结束。按同样方法测试下一个煤样。

三、结束

测试完毕后，按清零键，关闭控制器电源开关。关闭氧气总阀，待整个气路内的氧气排出后(此时流量计指示为零)，用胶管堵住电解池的末端(注意：下次试验前一定要取出胶管堵头)。

测氢仪电解池的处理

电解池作过一至二百个样品后，应重新处理，否则将直接影响氢值的分析结果，使氢值偏低，处理方法如下：
(1)卸下电解池；
(2) 清洗电解池：首先用自来水将其冲洗，然后用小软毛刷沾上洗衣粉，慢慢向左向里旋动毛刷，注意旋动到引线即可，再慢慢地向右向外旋动毛刷退出，用水冲洗，看铂丝是否洗亮，如发现有黑处，可重新用毛刷刷洗直到洗净，最后用蒸馏水冲洗干净，再用丙铜冲洗一下，完毕后，用电吹风(热风
档) 吹干，接着用万用表电阻挡(2K) 量电解池两极，内阻应量无穷大，表明清洗完好，否则重新清洗。
(3)配电解液：取10ml或15ml的小量筒，按体积比先盛入3份磷酸(优级纯)，再盛入7份丙铜，轻摇量筒，筒底应有热量散发。
(4)涂膜;将洗清好的电解池粗端倾斜向上，把配好的电解液向电解池内倒，第一次到至电解池长度的1/2 (若电解液还向下流，应将其放平，用滤纸擦净流过来的电解液),然后用冷风吹干，第二次倒至电解池全部 (注意不要流过两极) ，再用冷风吹干，第三次倒入一半，用冷风吹干，然后用万用表(1Ω挡)量两极，如有一定的阻值(几欧或几十欧)，则涂膜正常，否则重涂。
(5) 装上涂膜好的电解池，并将冷却套装上，使电解池细端略微向上倾斜。
(6)电解：打开气路，流量计显示80mL／min，开启电源，按下涂膜键，60分钟后电解至终点，可再按涂膜键，继续涂膜，直到终点(电解流≤70mA)，到达终点后，可按“月、日”键，分别按入单数和双数，再按返回键使电解电流能快速降至终点，如此反复多次，即可使用。至此电解池处理完毕，做正式样前先分析两个废样以平衡系统。

测氢仪注意事项

(1) 将盛有试样的瓷舟放入石英托盘上后，一定要将锥管盖拧紧，以防漏气，影响测试结果。
(2) 检查系统的气密性时，堵口时间不可过长，以免内部气压过大，而引起崩塞现象。
(3)如需将试样提前拉出时，只须按一下返回键即可，若打印结果需要多份时，可在打印完毕后，按一下打印键，便可再得到一份打印结果。
（4）打印结果格式： 年 月 日、重量 、 空白、 水分、 显示H值、 总氢值、 分析基氢值、 干基氢值、 序号 。
（5）清洗电解池时，毛刷一定不要刷过两极引线，以免使电解池损坏。
（6）控制器供电电压，若出现过大波动时，可能会干扰程序运行，当显示器出现异常显示时，可先按清零键清除，若清除不掉，应关闭电源开关，稍后再重新启动。
（7）实验完毕后，仍须将送样锥管拧紧，并将电解池未端封闭，以防止潮湿空气进入。

三节炉测碳氢时注意事项、说明原理及设备

原理：第一节电炉起加热燃烧样品的作用，第二节电炉用来燃烧氧化试验热解后未氧化的产物，第三节电炉用来补充燃烧整个燃烧过程，在密闭通氧下进行。

设备：瓷舟，磨口塞，带脚玻璃管。

注意事项如下：

（1）在燃烧过程中，满足能够使试样完全燃烧的条件，无论在燃烧过程中要经历多少反应，最终都能使样品中的碳和氢定量的转化为二氧化碳和水。

（2）清除干扰反应的产物，使燃烧反应后，只有纯净的二氧化碳和水进入吸收装置。

（3）选择适当的吸收剂，使二氧化碳和水能定量的被吸收；同时也要维持一定的气体流速，使吸收反应有充裕的时间得以进行，气体流速同时也是保证完全燃烧的条件。

测碳、氢有哪些元素干扰测定及排除方法

燃烧生成的SO2、NO2、Cl2会干扰测定，排除SO2用PbSO4在600℃下与其作用形成PbSO4而 被除去，Cl2用金属? 银在200℃左右与其作用生产AgCl而被除去，金属银在高于500℃的条件下能与SO2作用形成Ag2SO4而被除去，NO2用粒状MnO2与其作用形成Mn（NO3）2而被除去。

煤中碳和氢的测定技术

煤中碳和氢的含量有多种测定方法。其中有国标，GB/T 476-2001所规定的元素炉法，即利比西法：有电力标准碳氢测定法；还有红外吸收法等，每种方法各具特点。其中元素炉法为经典方法，可用作仲裁分析，也是国内多数单位实际使用的方法；高温碳氢测定法，较元素炉法快速，系统结构也较简单，测定结果与国际法同样可靠；
元素炉法测定煤中碳氢又分为三节炉法和二节炉法，其中三节炉法应用普遍。煤中碳、氢测定装置相当复杂，且多要实验人员自己装配，操作要求高。碳和氢的测定被认为是煤质特性检测中难度大的项目。

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