EA5000总氯分析仪常见问题分析及处理

2016-09-21樊燕

分析仪器 2016年4期

关键词：浓硫酸电解液电解

樊　燕

(神华煤制油化工新疆分公司，乌鲁木齐 831404)

仪器使用与维修

EA5000总氯分析仪常见问题分析及处理

樊燕

(神华煤制油化工新疆分公司，乌鲁木齐 831404)

对耶拿公司EA5000氯元素分析仪在日常使用过程中一些常见的故障进行了分析和总结，发现主要故障有滴定池不平衡、转化率达不到要求、电极无响应、系统积碳等，及时处理故障可提高分析准确度，通过精心维护可以保证仪器长时间稳定运行，延长仪器的使用寿命。

氯元素分析仪燃烧转化率滴定池

EA5000是用于分析元素氯的精密设备，该分析仪在日常工作中经常出现滴定池无法平衡、转化率达不到要求、仪器没有响应等故障给生产过程中准确及时提供分析数据带来了困难。本文结合日常出现的故障和处理情况对不同的故障状况进行分类分析与总结。

1　仪器简介

multi EA 5000是一个模块化设计的仪器，配置不同的进样模块可以用来测量固体、液体和气体样品中的氯含量。

测量氯时，样品通过进样模块定量取样后导入到燃烧管，在1000～1100℃下的高温氧化分解，分为两步进行，在第一个分解阶段，样品的组分在氩气流的作用下裂解，然后在氧气流里燃烧产生高温分解气体，在第二个阶段欠分解的样品在氧气里二次燃烧。

分解可以简化为以下方程：

R-Cl+O2→HCl+CO2+H2O

反应气离开燃烧管后被送到浓硫酸干燥器中进行除水干燥，再经过导气管进入到氯的滴定池内，形成的HCl气体与电解液中预电解得到的Ag离子形成难溶的AgCl沉淀。因此，电解液中Ag离子逐渐减少，引起电极电位变化，该变化量由检测电极对检测出来，经控制器接收处理并操纵电解单元通过电解电极对进行跟踪电解，使电解液中的Ag浓度恢复到起始工作零点，当达到平衡时，滴定池中保持恒定的银离子浓度。测量补充银离子所需电量，根据法拉第定律，可求出样品中的含氯量(图1)。

图1　EA5000总氯分析仪测定的流程示意图

2　常见问题原因分析和处理

2.1信号计数值居高不下，滴定池不平衡

该仪器软件上显示的信号值与滴定池中Ag离子浓度有一定的计数关系，指示值范围为1000～10000计数值，终点滴定后，滴定池平衡信号计数值为3000。

2.1.1电解液中杂质多

加入新电解液后，信号值居高不下，主要原因是电解液中杂质多。配置电解液所用试剂必须为优级纯，用水必须为新制超纯水。购买的乙酸钠常为三水乙酸钠，必须要将其烘干除去结晶水。把当乙酸钠在105℃烘箱中烘干半小时后，结晶水析出，这时可将试剂粉末转移到另一个干净称量瓶中，使试剂与结晶水分离开，否则会因结晶水中含有容易溶解盐类，使配置溶液中氯含量偏高。

经过试验显示，不烘干试剂配置的电解液，加入后其信号值达60000以上。烘干试剂后配置的电解液，加入后信号值为30000～50000左右。信号值高，终点滴定时间长且银电极消耗多。将乙酸钠试剂烘干后再配置电解液，不但可以提高分析效率，还可以延长银电极的使用寿命。

2.1.2电解电极对故障

由于滴定池漂移的存在，信号值会逐渐增大，当信号值大于10000计数点后，仪器便自动终点滴定，直到信号值回到平衡点。

分析过程中信号值高于10000计数点后不降低，说明滴定池无法正常终点滴定，电解银电极不能正常电解银离子，其主要原因是电解电极对故障。首先检查银电极是否被氧化层或污物覆盖，此时必须清洗银电极，可用干净滤纸擦拭；其次检查铂电极是否被污染，将电极和盐桥冲洗干净。

2.2信号计数值低，滴定池不平衡

2.2.1过滴定

终点滴定时，银电极电解出银离子，来中和电解液中的氯离子，由于滴定池中电解液不均匀，指示信号有偏差，导致银离子过多，使电解液失去平衡，信号值偏低，甚至为负数。当信号计数值低于1000时，显示“需要终点滴定”，此时可以补加少量电解液或加入100微升10mg/L的盐酸溶液进行终点滴定来平衡。要严格按照要求补加，否则会使信号值又偏高，重新进行终点滴定，增加平衡时间且消耗银电极。

2.2.2电解液温度不稳定

电解液平时保存在冰箱中，温度较低，而滴定池也有设定温度，滴定池池体温度是通过帕尔贴控制的，帕尔贴只能降温不能升温，一般冰箱温度低于设置的池体温度，温度平衡主要靠室温进行调节，速度很慢，造成电解池不稳定，产生过滴定。通过试验对比发现，新加电解液后，将滴定池在室温下放置一段时间，待电解液温度与室温接近后再在连接到仪器上，终点滴定后就不会出现信号值偏低现象。

2.3漂移超出范围，滴定池不稳定

进行分析或者校正的时候，不稳定的和变化的漂移会影响分析的结果的准确度，所以必须找到影响的根源并排除。

2.3.1滴定池本身平衡不够

①滴定池达到平衡的持续时间取决于电解液的质量、电解液的使用时间、浓硫酸中杂质、分析系统的清洁程度、气体的质量、环境和滴定池的温度以及电极的状态。正常来说平衡时间不会长于15分钟，但是如果是新的电极或再生电极，或者电极在系统外面长时间保存未用可能需要长达24小时的平衡时间。

②电解液加入量过多，搅拌不均匀，也会导致信号值不稳定。

③复合电解的“方向”，白色隔膜应远离搅拌子，否则易电极处形无气泡，导致信号值不稳定。

2.3.2环境影响

①电压影响。试验过程中发现，当周围仪器开关时，信号值会出现明显波动。当同一个电路的仪器开停时会造成电流不稳定，导致信号波动，可以通过安装稳压器稳定仪器电压。

②电磁干扰。试验过程中发现，分析过程中若周围有手机或其他电磁干扰，会造成信号波动，图2为受手机信号干扰的峰型图。

图2　受手机信号干扰的总氯测定的峰形图

③周围气流、振动、温湿度恒定等均会影响信号值稳定性，因此，仪器周围不能有强烈气流或震动，在分析过程中不能打开氯检测器的门。其次是AgAc见光分解，氯电解池一定要严格避光保存，否则会破坏滴定池平衡。

2.4转化率达不到要求

根据方法规定总氯分析仪在分析过程中要求转化率在85%以上，而影响其转化率的原因主要在以下几个方面。

2.4.1气体传输过程漏气

首先检查石英管上方进样口处的隔垫是否需要更换，其次是检查各接头处的密封件是都齐全完好。

2.4.2浓硫酸吸水饱和，干燥能力下降

浓硫酸吸水饱和后，不能有效去除水分，导致水凝结在气体传输管上，HCl气体会溶解在水中，不能进入滴定池中参与反应。应每日更换浓硫酸。

2.4.3燃烧管积碳

燃烧管积碳是反应不完全的表征，同时会导致灵敏度降低，小含量转化率低。导致燃烧管积碳的原因主要有进样速度快、氧气和氩气流量太小、进样位置不合适。根据试验，二次燃烧氧气、氩气流量设定为200mL/min，进样针至少深入燃烧管15cm，因为燃烧管顶部(垂直模式)温度较低，会导致燃烧不完全。同时，进样针不能长时间置于燃烧炉上，长时间高温会导致针头变短。

2.4.4电极原因

银电极和铂电极组成一对电解电极。首先确保电极干净，银电极用滤纸擦拭光亮，清洗铂电极和盐桥。经过长时间使用，银电极逐渐变小，银被聚四氟层包裹住，可将聚四氟层切除，将银电极裸露出来，便于电极电解。

复合电极为指示电极，复合电极内充液的液位应在堵头处，如果太低，需往填充口加入0.6M Na2SO4，直到填充口水平并摇匀。检查复合电极的渗透隔膜(内充液与电解液进出)，正常颜色为黄白色，如果在暗白色和亮褐色之间变化，渗透隔膜被污染，信号噪声很大、灵敏度降低、响应能力降低，此时要清洗渗透隔膜，必要时可用尖锐的工具(如解剖刀)把表面污染物刮掉，之后用超纯水洗净。检查复合电极的灰褐色银环，如果被污染，只能用超纯水清洗，禁止用手或其他工具刮擦。禁止复合电极的渗透隔膜和银环处于干燥环境，否则复合电极失效或缩短寿命。

2.5测定曲线图

测定曲线图可以分为三段，一是燃烧溶解吸收段，二是滴定延迟(充分溶解吸收)段，三是滴定段。可以从图3的曲线上判断仪器或数据异常与否。