有机化学品中碳、氢、氮、硫元素含量仪器分析测定方法的研究

2013-04-29贺新安屠卡滨何明林日斌张静

中国石油和化工标准与质量 2013年9期

贺新安屠卡滨何明林日斌张静

【摘要】本文探讨了元素分析仪同时测定有机化工品中碳、氢、氮、硫元素含量的方法，利用多个实验室对测试方法进行回收率试验，统计并评估方法的重复性和再现性。

【关键词】有机化学品仪器分析测定方法

1 前言

有机化学品涉及领域广泛，它所涉及的工业产链对人类的生活有着极其重要的影响，所排放出来的工业产物也将会影响环境和人的身体健康。有机化学品中碳、氢、氮、硫元素含量测定技术的研究，可为工业生产提供污染控制应用的基本参数，推进碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等污染物的减排技术的开发，并通过建立对碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物的定量分析方法，评估生产的工艺和产量，更加有效地控制污染损失，降低社会成本。

2 测试方法的基本原理和仪器结构

本测试方法的基本原理是试样在纯氧的条件下进行高温燃烧，C、H、N、S生成二氧化碳、水、氮氧化物和氮、硫氧化物。将这些混合气体以氦气为载气，通过热铜管除去氧，还原氮氧化物成氮气，三氧化硫还原成二氧化硫，然后通过加热的吸附解吸附柱或适当的分离方法，将分离洗提出来的N2、CO2、H2O和SO2通过TCD检测器检测并分别计算得出它们的含量。

碳、氢、氮、硫分析仪的基本结构是由进样加氧装置、加热炉和反应管、混合气体分离部件、检测器四大部分组成，如图1所示。

3 样品测试和回收率试验

参加试验的有9个实验室，其测试仪器的型号主要有3种，技术参数见表1。8个测试样品：A t r o p i n e 阿托品，Sulfanilic acid 磺胺酸，4-Methylaminophenol sulfate 4-甲氨基苯酚硫酸盐，2-Benzyl-2-thiopseudourea hydrochloride 苄基异硫脲，Sulfanilamide 磺胺，Sulfadiazine 磺胺嘧啶，Thiosemicarbazide 氨基硫脲，Spironolactone安体舒通。其中Sulfanilamide 磺胺为参考物质（Elementar Art-No：15.00-0062）。各实验室的回收率见表2。各元素均有良好的回收率。

8个样品实际测试覆盖的元素含量范围，C元素13～70%，H元素4～8%，N元素5～46%，S元素9～35%。只要各元素的数量（绝对量）在仪器的测量范围内，各实验室的测试结果都在一定的再现性内，重复性良好，见表3重复性再现性统计结果。

表3 重复性和再现性材料和温度设置条件有所区别。为了使有机化学品中的S元素充分燃烧和还原，CHNS，CNS，S模式的温度设置相对较高，燃烧柱填充物主要为WO3，或CrO3作为催化剂，同时可防止形成非挥发性硫酸盐，其典型温度条件：燃烧柱为1150℃，还原柱为850℃。CHN，CN ，N模式燃烧柱填充物主要为CuO，可以促进燃烧，在其第二燃烧反应区域填充PbCrO4或CaO吸收SO2和SO3，其典型温度设置条件：燃烧柱为950℃，还原柱为550℃。二类模式的还原柱的填充材料主要为Cu。我们选用6个不同样品在上述二种模式下对碳氢氮三个元素含量进测试，统计表明二类模式的碳氢氮三个元素含量测试结果无显著差异。5 试剂材料

（1）标准纯物质，见表3，这些标准纯物质可以是有证标准纯物质，也可以用其他纯净物质替代。

（2）高纯氧：纯度高于99.995%的氧气。

（3）高纯氦：纯度高于99.995%的氦气。

（4）其他材料：石英棉、三氧化钨、刚玉球、铜粉、氧化铜、银棉、脱脂过滤棉、带指示剂的五氧化二磷、氢氧化钠、乙醇、铬酸铅、氧化钙等，可以是化学纯级别。

6 燃烧柱还原柱和吸收管的填充

（1）燃烧柱还原柱，根据样品所含元素和测试目的，元素分析仪可提供多种测试模式，根据测试对象和目的可分为二类如CHNS，CNS ，S模式或 CHN，CN ，N 模式，这二类模式燃烧柱、还原柱、温度条件和填充材料有所不同，具体要按各仪器说明的技术要求执行。氧化柱和还原柱典型的温度设置条件（表4）：

表4 设置条件表

（1）空白值的确定：空白值测定不需加样，氮元素值的大小可以检查仪器的气密性和氧气纯度，碳元素值的大小可以检查燃烧的完全性，硫、氢元素值的大小可以检查仪器系统的平衡性。空白值的限定应根据所使用仪器技术要求，应在规定的峰面积值之内。

（2）用表3中的标准纯物质，根据仪器生产商提供的标准化操作程序，用K-factor或线性回归进行仪器校准。为保证测试质量，至少用一个标准纯物质的试样做一次验证试验，判别曲线是否正确，各元素的测试结果应在其理论值的±1%以内，否则重新校准。

（3）在实际分析过程中，样品测试设置条件应与仪器校准时相同（表5）。

8 结论

（1）用元素分析仪测试有机化工品元素含量具有良好的回收率和可靠性。