定硫儀由空氣淨化裝置、控制器、燃燒爐、電解池和攪拌器等部分組成。 主要用於測定煤炭、鋼鐵和各種礦物中的全硫含量，是煤炭、電力、化工、建材、冶金、地質勘探、商檢、環保檢測等部門實驗室的優選必備儀器。
基本介紹
- 中文名：定硫儀
- 組成：空氣淨化裝置、控制器
- 領域：化工、建材、冶金
- 標準： GB/T214-1996
概況,簡介,分析原理,定法原理,儀器結構,部件結構,技術參數,使用方法,使用步驟,實驗步驟,使用要求,儀器維護,
概況
簡介
煤中全硫含量是評價煤炭質量的重要指標之一，它也是大氣污染的主要成份之一。因此煤炭生產部門和化肥、發電、民用、煉焦和建材等用煤部門都十分重視煤中全硫的分析。本儀器以碘為庫侖滴定劑。漢字液晶顯示試樣中全硫含量，由於採用新的技術，所以測定的精確度和穩定性大大高於國家標準，每次測定時間5分鐘左右。
主要用於測定煤炭、鋼鐵和各種礦物中的全硫含量，是煤炭、電力、化工、建材、冶金、地質勘探、商檢、環保檢測等部門實驗室的優選必備儀器。
分析原理
煤樣在 1150 ℃高溫條件下在淨化過的空氣流中燃燒，煤中各種形態的硫均被燃燒分解出來，被空氣流帶到電解池內與水化合生成 H2SO3 ，由於其破壞了電解池內原有的碘 - 碘離子對的動態平衡，儀器便立即輸出電流電解碘化鉀溶液生成碘，去恢復原來的動態平衡，也就是 GB/T214-1996 中的庫侖滴定。具體恢復到原來的動態平衡所耗用了多少電流，是與煤樣中燃燒分解硫的多少有直接關係的，它可由微處理器測量並計算出來，故而我們可以得出煤中的全硫含量。
煤樣在 1150℃高溫條件下於淨化過的空氣流中燃燒，煤中各種形態的硫均被燃燒分解為SO 2 和少量SO 3 而逸出。反應如下；
煤（有機物）+O2 → CO2 ↑+ H 2 O + SO2 ↑+ CI2 ↑+ ……
4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O3 + 8SO 2 ↑
2ΜSO4 → 2ΜO + 2SO 2 ↑+ O2 ↑ （Μ指金屬元素）
2SO 2 + O 2 → 2SO 3 ↑
生成的SO 2 和少量SO3 被空氣流帶到電解池內，與水化合生成H 2 SO 3 和少量H2 SO 4 ，破壞了碘—碘化鉀電對的電位平衡，儀器便立即以自動電解碘化鉀溶解生成的碘來氧化滴定H 2 SO 3 。反應式為；
陽極；2I - –2e→I 2
陰極；2H + + 2e → H 2
碘氧化 H 2 SO 3 反應式為：I 2 + H 2 SO 3 + H 2 O → 2I - + H 2 SO4 + 2H +
電解產生碘所耗用的電量，由控制器採集並計算出相應的含硫毫克數。煤樣所含硫的毫克數除以煤樣的重量（毫克）即可計算出煤中全硫含量（%）。
定法原理
根據庫侖滴定法原理，煤樣在1150℃高溫條件及催化劑的作用下，在淨化過的空氣流中燃燒，煤中各種形態的硫均被燃燒分解為SO2和少量SO3氣體，而被淨化過的空氣流帶到電解池內，生成H2SO3或少量H2SO4，H2SO3立即被電解液中的I2(Br2)氧化成H2SO4，結果溶液中的I2(Br2)減少而I(Br)增加，破壞了電解液的平衡狀態，指示電極間的電位升高，儀器自動判斷啟動電解，並根據指示電極上的電位高低，控制與之對應的電解電流的大小與時間，使電解電極上生成的I2(Br2)與H2SO3反應所消耗的數量相等，從而使電解液重新回到平衡狀態，重複些過程，直到試驗結束。最後，儀器根據對電解產生I2(Br2)所耗用電量的積分，再根據法拉弟電解定律計算試樣中全硫的含量。
儀器結構
定硫儀由空氣淨化裝置、控制器、燃燒爐、電解池和攪拌器等部分組成。
【 1 】空氣淨化裝置該部分由電磁泵、流量計、乾燥器、等。
1 、電磁泵：分別使空氣進出，提供空氣流循環動力。
2 、乾燥器：主要是除去空氣中的酸性氣體和水分等雜質。由於從電解池中抽出的空氣水份量大，故需經常烘烤和更換矽膠。
3 、流量計：空氣動力大小的指示。
【 2 】控制器
包括溫度控制器、庫侖積分器和程式控制器。
【 3 】燃燒爐
本定硫儀採用管式高溫爐為燃燒爐，其加熱元件矽碳管，型號為￠ 40/30 × 2。其結構如圖所示。
1 . 異經管 2. 散熱罩 3. 爐端蓋 4. 剛玉擋板 5. 保溫棉 6. 外殼 7. 熱電偶 8. 剛玉護管 9. 矽碳管 10. 爐口錐管
定硫儀結構
定硫儀結構【 4 】電解池和攪拌器
電解池用有機玻璃製成，容積為 450 毫升，有一對電解電極和一對指示電極，上蓋與其殼體用橡膠密封圈密封。電解池殼體一側裝有一燒結玻璃熔板氣體過濾器，將燃燒後放出的氣體噴成細霧狀。在電解池內放一攪拌棒，用於攪拌電解液使化合反應充分，均勻。
部件結構
定硫儀部件結構及功能定硫儀主要包括高溫裂解爐、送樣機構、電解池和攪拌器、空氣淨化系統、控制系統等。結構及各部件功能：
1、控制系統：單片機控制和通用計算機控制兩種，主要用於運行測硫程式，提供人機界面;並對採集數據進行處理;庫侖電量的、積分和硫含量的計算;結果的顯示，列印和保存;並發出各種控制命令，控制整個系統的正常運轉。
2、高溫裂解爐：爐體及外殼：保溫隔熱矽碳管：(雙螺紋)加熱元件剛玉管：隔離，捕集氣體，送樣通道熱電偶：溫度感測器石英舟：試樣載體
3、送樣機構：送樣機構由可逆電機、齒條、送樣桿及限位開關組成，其作用是向高溫爐中送(退)試樣。
4、電解池：
⑴電解池主要用於全硫測定過程中的庫侖滴定，電解池採用容積為400ml的有機玻璃製成，蓋與殼體之間用橡膠密封，並用四隻螺絲固定。在蓋上有一對Pt22(鉑)指示電極(15mm)和一對Pt(鉑)電解電極(150mm);每對電極片相互平行，且兩對電極成一條直線。
⑵電解池內有一攪拌子，它由攪拌器上的磁塊旋轉帶動轉子旋轉，從而使電解液旋轉，達到攪拌的作用。
⑶氣體過濾器：使氣體分散成很多小的氣泡，增加氣體與電解液的接觸面積達到氣體充分吸收的效果。
5、磁力攪拌器：磁力攪拌器是由馬達、控制電路和一對方型磁鐵組成，通過旋轉的磁力帶動電解池內的攪拌子轉動，一方面使SO2氣體充分吸收，另一方面使陽極上析出的碘和溴迅速擴散。
6、空氣淨化系統該部分由電磁泵，流量計(0~1000ml/min)，乾燥器，二通閥等組成，其作用是對進高溫爐中的空氣和進入電磁泵的空氣進行淨化處理：形成乾燥純淨的空氣氣氛。
⑴電磁泵：電磁泵由變壓器、振動片、磁鐵、皮碗組成，工作原理是利用電磁的作用，使振動片振動來回壓縮皮碗，產生壓縮氣體，實現吸氣與排氣作用，該泵有兩路氣道，可單獨進氣和出氣。電磁泵的作用是：其一是把高溫爐中含有SO2的氣體抽入電解池中進行電解。其二是經處理乾燥純淨的空氣供給高溫爐作為SO2氣體的載體。
⑵流量計：流量計也叫玻璃流量計，配有針開閥用以調節空氣流量，內有一金屬浮子，指示氣體流量，試驗時把氣流量調節至1000ml/min左右。流量計的作用是用於調節和指示氣體流量。
⑶乾燥器：乾燥器是由三根有機玻璃管組成，其中兩根裝上變色矽膠，主要是吸收空氣中定硫儀培訓教材5水份，另外一根裝入氫氧化鈉(粒狀或片狀)主要是吸收空氣中的酸性氣體。
⑷過濾器：主要是防止高溫爐中灰渣進入電解池，而堵塞電解池杯的玻璃熔板，影響正常試驗。
技術參數
1、分析範圍：
硫：0.001%～20% （可擴展至99.99%）
2、靈敏度
2、靈敏度（最小讀數）：0.00001%
3、分析精度：
碳：0.0001%或RSD≤0.5%
硫：0.0001%或RSD≤1.0%
4、分析誤差
達到或優於國標
5、分析時間
20～60s（自動控制）
6、電子天平
0～100g
稱量精度：0.0001g
使用方法
使用步驟
一。 電解液的配製：碘化鉀 5 克，溴化鉀 5 克，溶入 250～300ml 的蒸流水 中，然後加入 10ml 冰醋酸（冰乙酸）電解液可重複使用，當電解液的 PH 值應為 1～2 之間，當 ph 值<1 或混濁不清時應更新配製電解液。
2 打開前電解窗，將電解液裝入電解池內。
3 打開主機電源（電源開關在儀器的後左下方）
4 按下操作面板上的升溫鍵，儀器將自動升溫至 1150℃。
5 按下攪拌鍵，攪拌器自動升速，氣泵自動開啟，這時要檢查氣路是否 正常，將抽氣流量調節至 1000ml/min,用手緊捏電解池上方進氣管時，如 果抽氣流量計下懸浮粒子降到底部，則表示空氣淨化系統不漏氣，否則 檢查漏氣部位。
6 試樣稱量前的準備工作：在試樣稱量前，應儘可能地將試樣瓶內的煤 樣混和均勻，可用手握住帶蓋的試樣瓶上方，自上而下做園周運動，切 勿上下搖動。試樣的充分混合是確保試驗結果的重要因素。
7 稱取煤樣（50mg±0.2mg）保持小數後一位（50.0mg）,並在上面覆蓋 一層三氧化鎢以防止爆燃。
8 按下電解鍵後，按返回鍵，瓷盤托板自動打開，送樣棒自動送出儀器 右外側。
9 送樣棒復位後，按清零鍵，再將試樣重量鍵入。
10 試驗日期的鍵入：按動日期鍵，鍵入 2005 後再按一次日期鍵，鍵入 0820。注意月份和日期均須鍵入兩位數。這時的列印日期為 2005 年 8 月 20 日，若忘記輸入日期，列印結果為？？？？年？？月？?日。
11 將裝有煤樣的瓷舟放入托板上後，按啟動鍵，儀器便自動進入測試工 作狀態。
12 按以上方法先做一到兩個廢樣後，便可進入做正樣的狀態。每次測試 完畢後，便自動列印出測試結果。清零後，從復以下測試過程。
13 測試工作完成後，按啟送樣鍵，再按返回鍵，送樣棒會自動退入機體 內，到位後，關閉送樣板。按啟攪拌鍵，升溫鍵最後關掉電源開關。
實驗步驟
(1)開電源開關，儀器將控制爐體自動升溫。
(2)打開定硫儀氣泵開關，檢查是否漏氣。再將氣體流量調節到1000mL/min左右。打開攪拌器開關，看轉速是否合適。
(3)待爐溫升到1050℃時，打開電解開關，按[2/電解]鍵，觀察電解電壓是否大於35mv，如小於35mv需做廢樣平衡電解液，直至電解電壓大於35mv或作出非零結果。
(4)在瓷舟上稱取50毫克左右的煤樣，上面覆蓋一薄層三氧化鎢(或三氧化二鎢)，將瓷舟放入石英托盤上，按[啟動]鍵，鍵入三位數樣重，再按一下[啟動]鍵，試驗開始。
試驗開始後，分別在500℃和1150℃處停留，停留時間按設定輸入時間和煤樣燃燒完全時的時間來確定，試樣經燃燒後，庫侖滴定自動進行，整個試驗過程將由程式執行，待石英托盤和瓷舟返回原位，印表機打出結果，試驗完畢。當做完平行樣後，需要列印報表時，請重新輸入樣號，自動列印報表。
定硫儀試驗完畢後，關閉電解開關，放出電解液，並用蒸餾水清洗電解池，然後關閉淨化裝置。
定硫儀試驗最好連續進行，如中間間隔時間較長，在試驗前需加燒一個廢樣。
使用要求
1、開啟電源：按下電源開關，通電後儀器進行自檢，自檢通過後自動升溫。
2、當爐溫升到1100℃時，啟動載氣系統，檢查氣密性。方法如下：用止血夾夾住電 解池的進氣管和放液管，此時應看到氣體流量計浮子慢慢下降，如降到500ml/min 以下表示合格，否則應檢查並解決問題後方可繼續做實驗。
3、接著打開放液管和止血夾，把電解液吸入電解池，電解液吸入電解池，電解液一 般不超過電極片上端2厘米。調整攪拌速度（在攪拌子不失步的情況下，攪拌速度 快一些較好），實驗過程中不允許改變攪拌速度，否則此次實驗無效。最後調節 流量計，使氣流為1000ml/min左右，在實驗過程中應經常觀察氣流量，如過低則 應調整。
4、當爐溫升到1150℃時，即可開始做實驗。在測正式樣前必須先做1-3個廢樣。如果 電解液長時間不用，顏色很深，最好用硫含量較高的煤做廢樣，直到結果不為零 且電解液顏色變淺為止，做廢樣目的是使電解液達到儀器所要求的平衡狀態。一 批試樣最好連續做完，如中間間斷比較長的時間（半小時以上），為確保準確 度，最好在繼續實驗前加做一個廢樣。
5、實驗結束後，關閉載氣系統，最後放出電解液，並用蒸餾水清洗電解池。
6、返回主選單，有自動關機作用的儀器使用自動關機，其他型號的定硫儀則關閉電 源開關，下班前關閉總電源。
1、淨化器：流量計指示應在 0.8~~1.2 之間。若氣密性下降，重點應檢查以下部件：氣泵、流量計、玻璃管、橡膠管和氣路連線。
(1). 流量計：其進、出氣口由於和乾燥管相連，可能被乾燥管內的矽膠顆粒阻塞氣路，而使氣流量不穩，或調不到規定流量；其內部如果進入液體或進入粉塵和潮氣結合，將給小浮子造成很大阻力，也造成流量不穩或無法調節；其本身的損壞如內部氣路密閉不嚴，針形閥也造成流量不可調或不穩。
(2) 玻璃管：其下兩端應填充脫酯棉。分別遮蔽上下兩個氣孔，使其內容物不致吸入連線管道內，阻塞氣路。其本身如有小裂紋，可用專用膠密封，矽膠一旦全部變色，要及時更換。
(3) 氣泵：其原理是內部由電磁作用帶動兩個皮碗作往復運動，產生空氣動力。其發生故障一般都是兩個皮碗破裂所致。皮碗破裂，則抽力下降，表現為流量計浮子一直往下掉，流量不穩，與 1 、 2 表現一樣。
(4) 橡膠管：容易老化，造成系統漏氣，流量不穩。
以上故障的表現都一樣，每次試驗都要進行的檢漏工作都是針對它們的（當然另外也包括電解池）反映到做樣結果上，都是使測定結果不穩定，忽高忽低。
2、電解池：
(1) 電解池的上蓋要旋緊，密封圈老化，各個進出孔處 開膠，都是造成漏氣的原因。
(2) 電解池內四個極片，兩個小的一組，為指示電極 兩個大的一組，為電解電極。指示電極起感受電解液滴定情況並進而控制電解電極進行滴定的作用。如果任一個電極出毛病，都將造成實驗無法進行。所以一定要保證四個極片表面的潔淨，其封膠處不得開裂。
若指示電極極片與其引線斷開（如封膠開裂時）將造成電解電極持續電解，不能停止。電解液發紅，螢幕飛快計數（即使不放煤樣），其表面粘污也是這樣現象：若電解電極極片與其引線斷開，將造成做樣時電解液越來越白，但螢幕始終不計數，即相當於電解開關關閉狀態。其表面粘污則表現為電解遲頓，即液體很白時電解才突然開通，測定結果嚴重偏低且不穩定。
處理辦法：對表面粘污的，可做清潔處理。對開膠導致斷開的，可將殘膠剔除，取下與極片相連的塑膠管，清洗其內壁，更換已腐蝕的引線部分，重新焊接，封膠，不可將裂口封膠了事，因其內部可能已積存電解液，引線已被腐蝕，與極片不導通。
(3) 電解池的引出線插頭及機器上插座，日久氧化，鬆動所造成 的故障現象與極片受污染或開路一樣，可將插頭鍍上一薄層焊錫，除去其氧化層增加插頭與插座的緊密性，也可將引線直接接焊至機內相應點。
3、攪拌器：其原理是利用旋轉的磁場，帶動電解池內的磁力攪拌棒旋轉。若攪拌器磁場減弱或其電機轉速減慢，則相應地造成攪拌速度減慢。攪拌棒的磁力消退，是造成攪拌失步現象的常見原因，可更換之或對其充磁。攪拌速度越快，越有利於 SO2 水合物的均勻滴定，攪拌速度過低也測定結果不理想的一個原因，實驗中攪拌器若停轉，則即發生過電解現象。
4、燃燒爐：
(1) 熱電偶的正確安裝很重要，向下插到碰到矽碳管後回退2mm. 離的越遠，則儀器顯示值低於實際爐溫遲遲升不到設定溫度（實際爐溫早已達到）或者升到設定℃後，控制精度不好，在控溫點上下幾十甚至上百度的波動：如果熱電偶碰在矽碳管上，則當升到高溫時，會有漏電流由矽碳管竄入機內，使顯示溫度大幅度波動，直線下掉甚至出現負溫度（要與熱電偶接返造成的溫度下降出現負溫度區分開），嚴重的擊壞儀器溫度部分電路。控溫異常，爐溫過高（遠高於 1050 ℃）的現象是：向爐膛內看，已不是正常的紅光，而是已經發白，往往造成石英舟與異徑管粘連，嚴重的有異徑管燒彎，異徑管與矽碳管粘連現象，如果送入煤樣，退出時會發現煤灰已熔化在瓷舟上，無法刮掉，可視實際情況調整熱電偶位置或調整設定溫度。如果熱電偶未接好或其內部斷路，則儀器顯示 1 ，表示超量程：如果熱電偶短路，則儀器始終顯示室溫。
(2) 異徑管是試樣的密閉燃燒室，保證燃燒產生的 SO2 氣體在氣泵作用下全部進入電解池。如其有裂紋或斷裂，將會造成含硫氣體外逸，使測定結果嚴重偏低且不穩定，異徑管處於高溫下，又隱蔽於爐體內，故斷裂處較隱蔽，感覺異常時可鬆開爐口的緊固螺絲，將其抽出檢查。
(3) 矽碳管調試時以 10 Ω為最佳值。其阻值過大或過小，都將造成最大加熱電流變小，其自然老化後，阻值將會變大。表現為升溫時間變長或升不到設定溫度：此時爐流模擬顯示燈不能達到 9 或 10 燈亮位置。處理辦法一般以更換為好，判定時可量其阻值情況。
5、定硫儀溫度控制部分
1 、 A ．溫度一直顯示 1999 ℃，表示熱電偶電路未通或其內部斷路。
B ．溫度一直不增加，但有加熱電流，則表示熱電偶接反。
C ．溫度一直顯示室溫，則表示熱電偶連線短路。
2 、溫度值小於設定爐溫，應有加熱爐流。若爐流顯示為 0.0A ，表示保險管壞，矽碳管本身內部斷路或連線未接通。
3 、恆溫波動太大，一般為矽碳管的原因。電阻值應為 7~~8 Ω，推薦選購本公司原廠配件。
6、送樣機構
為配合送樣機的故障判斷，微機漢顯定硫儀主機板上提供了 4 個指示燈，具體故障時可根據指示燈的情況判斷故障部位。
◎ ◎ ◎ ◎
1 2 3 4
1 ： 馬達前進時，該指示燈應亮。
2 ： 馬達後退時，該指示燈應亮。
3 ： 送樣機構在 500 ℃處，或 1050 ℃停留時，該指示燈應亮。
4 ： 送樣機構在原始位置時，該指示燈應亮。
儀器維護
1. 電解池發生過電解現象以後，應打開電解池，用乙醇或丙酮擦洗電極使電極呈現光亮的銀白色，沾污嚴重的可用細砂紙或小刀小心處理，除去電極上的附著物，再用乙醇或丙酮清洗，注意不要用等有機溶劑擦洗電解池的有機玻璃筒壁，防止可能發生的外殼龜裂現象。
·2.玻璃熔板極其管道有黑色沉結物時應及時進行清洗。清洗方法如下：
取下電解池（打開上蓋），在電解池中先放如一些水以不淹沒到熔板為宜。將電解池傾斜，用滴管往熔板的支管中注入配製的洗液（ 5 克重鉻酸鉀和 10 毫升水，加熱熔解冷卻後緩緩加入 100 毫升濃硫酸），待洗液流淨後，在反覆進行 1 —— 2 次，即可除熔板及支管中黑色沉結構。然後再用自來水沖洗電解池，並用洗耳球從熔板中抽水洗至不殘留洗液，熔板應潔白如初。用濾紙條吸乾玻璃熔板及其支管，然後再加入電解液使用即可。
3 連線氣路的橡膠管要經常檢查，其接頭處最容易老化漏氣。
4 盛煤樣的小瓷舟應該在乾淨的容器內保管，新瓷舟首次使用前應經過高溫處理。已稱量好的盛有煤樣的瓷舟尤要注意不被粘有煤的手或桌台污染，最好有專門放置瓷舟的白瓷舟。
5 定期用標樣效驗儀器，以檢驗儀器作樣是否正常。如異徑管有否破裂，電解液極片是否被污染，氣路是否漏氣，堵氣。
6 儀器應防止灰塵及腐蝕性氣體侵入，並置於乾燥環境中使用。若長期不用，應蓋好，並定期取出通上電源，以烘烤儀器內的潮氣。電解池若長期不用，應將連線用的膠管取下，防止其老化粘連。
