专利名称：一种碳氢氮元素分析仪的燃烧管的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种碳氢氮(CHN)元素分析仪的部件，具体说是一种碳氢氮元素 分析仪的燃烧管。
背景技术：
CHN元素分析仪的测试原理是将样品完全燃烧分解，燃烧产物经过净化去处干扰 物和通过还原管转化以后只保留被测的气体成分N2、co2和H20，将这些成份用适当的方法 分离并检测。在这个过程中，样品的完全燃烧是关键，这与样品的性质，催化氧化剂的性质 和样品的燃烧方式有关。燃烧管是CHN自动元素分析仪的一个重要部件，它的作用是催化氧化样品使之完 全分解。燃烧管的大小因仪器的生产厂家和型号不同而有所不同，各催化氧化剂的填装高 度会因燃烧管的尺寸大小而不同，不同的催化氧化剂之间用石英棉隔开。通常碳氢氮自动 元素分析仪所配的燃烧管为一个石英管，保护管和灰份管为燃烧管的配件，均由石英材质 制成。含氟有机化合物，特别是高氟、全氟有机化合物中碳氢氮元素的微量分析是长期 困扰人们的一个难题，这不仅仅是因为C-F键稳定性强，不易断裂，更重要的原因是含氟化 合物的燃烧产物氟化氢可与二氧化硅反应生成挥发性的四氟化硅，从而引入分析误差，同 时严重腐蚀气路管壁，缩短仪器使用寿命。高氟、全氟有机化合物中氢含量很低甚至为零， 在燃烧分解过程中化合物中的氢原子明显不足，从而导致氟直接与碳化合而生成四氟化 碳。四氟化碳热稳定性极强，不易分解，在燃烧产物的分离过程中紧跟氮气出峰，热导池检 测器无法对此加以区分，因而造成碳值的负误差与氮值的正误差。鉴于上述高氟、全氟化合 物的结构特性，多数CHN自动元素分析仪不适于分析含氟特别是高氟、全氟有机化合物，其 关键原因在于传统的CHN自动元素分析仪所采用的燃烧管的填充物一方面没有很强的催 化氧化能力，另一方面不能消除含氟化合物燃烧后所产生的干扰物和污染物。本实用新型 所提供的燃烧管有效地克服了传统填充物对于此类化合物分析的不足。另外，本实用新型 还对高氟和全氟有机化合物的称量方法做了改进。
实用新型内容本实用新型目的是克服传统的燃烧管的不足，提供一种改进的CHN自动元素分析 仪的燃烧管。本实用新型的CHN自动元素分析仪所配的燃烧管、以及燃烧管的配件保护管和灰 份管均为石英材质。燃烧管内自下而上依次填充银丝、石英棉、PbCr04、石英棉、Mg0-Ag2W04 和石英棉，在此层石英棉上自下而上依次排列灰份管和保护管。灰份管的作用是将样品和包裹样品的锡舟的燃烧残渣暂时收集起来，以方便定期 清除。保护管的外径比燃烧管的内径稍小，其作用是保护燃烧管。用锡舟包裹的样品在落 入燃烧管但尚未进入灰份管前，不能与燃烧管内壁接触，否则锡舟遇氧燃烧放出的大量热量会导致燃烧管破裂，因此需要加设一个保护管。在燃烧管的填充物中，氧化镁除具有较 强的催化氧化性能外，还可在高温下与氟化氢反应生成稳定性很强的氟化镁(Mg0+2HF = MgF2+H20)，从而达到高效去除氟干扰的目的。通常所述的Mg0-Ag2W04是两者的混合物，质量 比约为1 12。处于燃烧管高温区的颗粒状Mg0-Ag2W04不仅有效地克服了氧化镁在高温 灼烧后体积易收缩并碎成粉末从而阻滞气流畅通的缺陷，而且利用了银盐氧化剂能够高效 吸收卤素及硫等干扰元素的性质，同时两种氧化剂可协同作用以提高氧化效能。实践证明 Mg0-Ag2W04是一种行之有效的性能优良的催化氧化剂，可成功地分析高氟有机化合物。处 于燃烧管低温区的低温催化剂PbCr04，是吸收氟效率较高的氧化剂。银丝可以排除卤素、硫 的干扰。石英棉以物理吸附的方式排除卤素、五氧化二磷、金属氧化物等干扰性燃烧产物。推荐一个高为370mm，直径为27mm的CHN自动元素分析仪的燃烧管的保护管高度 为65mm，灰份管的高度为32mm。填充方式为自下而上依次填充5mm银丝/5mm石英棉/10mmPbCr04/5mm石英棉 /UOmmMgO-AgJCV^mm石英棉，在最上层的石英棉上依次装上灰份管和保护管。燃烧管中 的各填充物之间用石英棉隔开。如图1所示。将本实用新型用于一系列高氟有机化合物的分析，测定值均在微量分析精密度允 许误差范围内，绝对误差士0.30%。
图1是本发明的燃烧管的示意图；图1中，1-保护管，2-灰份管，3-石英棉，4-钨酸银+氧化镁，5-石英棉，6-铬酸 铅，7-石英棉，8-银丝。图2是标准物质乙酰苯胺的CHN元素分析谱图；谱图中的峰依次为N峰，C峰，和H峰。图3是用传统的燃烧管所得的聚四氟乙烯的CHN元素分析谱图；谱图中的峰依次为N峰，C峰，和H峰。图4是用本发明的燃烧管所得的聚四氟乙烯的CHN元素分析谱图。
具体实施方式
通过下述实施例将有助于理解本实用新型，但并不限制本实用新型的内容。将采用图1所示的方法填装的高为370mm，直径为27mm的燃烧管安装到一种CHN 自动元素分析仪上，排列和填装物质的高度如下表所示 分析仪其它的操作条件均沿用普通样品的条件，包括还原管的填装(用Cu)等。用锡制容器(锡舟)包裹的精确称量的含氟有机化合物(全氟化合物混入V205、W03)样品被元素分析仪的自动进样盘带入燃烧反应管中，由于遇氧和锡制容器的瞬间燃 烧，样品的分解温度可以达到1800°C左右，在燃烧反应管中所填催化氧化剂的作用下，被测 含氟化合物中F燃烧后被燃烧管中的特殊填充物吸收。高温区的颗粒状Mg0-Ag2W04中的 MgO与HF反应而将F吸收，Ag2W04的强催化氧化作用使含氟甚至高氟或全氟化合物完全分 解，处于低温区的PbCr04的强吸附F的作用使燃烧产生的F进一步吸收。混入全氟化合物 中的氧化剂V205、W03降低了 CF4的生成几率，提高了燃烧效率。银丝可以排除卤素、硫的干 扰。石英棉以物理吸附的方式排除卤素、五氧化二磷、金属氧化物等干扰性燃烧产物。在燃 烧过程中，被测含氟化合物中的CHN元素分别被转化为C02，H20和N的氧化物NOx。此混合 气体以He作为载气，进入还原管与所填装的还原Cu作用，除去过量的02，并把NOx完全转 化为N2。N2、C02和H20被He从还原管中带出后被分离并被He依次带入热导池进行测定， 化学组分转化成的电信号被输入计算机进行数据处理。图2为元素分析专用的标准物质乙酰苯胺的CHN元素分析谱图，谱图中的峰依次 为N峰，C峰，禾口 H峰。图3为用传统的燃烧管所得的全氟有机化合物聚四氟乙烯的CHN元素分析谱图， 由于在聚四氟乙烯不含N元素，图中在N峰处出现的峰经分析为不完全分解的干扰物CF4， 同时用图中的C峰的峰面积或峰高计算得到的C的百分含量比计算值低。这说明，传统的 燃烧管不适用于含氟有机化合物中CHN元素的分析。图4中无N峰且计算得到的C的百分含量在微量分析精密度允许误差范围内(绝 对误差士0.30%)。实践还证明，采用本实用新型的燃烧管的自动元素分析仪没有因为分 析含氟有机化合物而被腐蚀。这说明，本实用新型的改进过的燃烧管已经解决了抑制 生成和排除燃烧污染物和干扰物的问题，适用于含氟有机化合物中CHN元素的分析。
权利要求一种碳氢氮元素分析仪的燃烧管，其特征是所述的碳氢氮元素分析仪的燃烧管内自下而上依次填充银丝、石英棉、PbCrO4、石英棉、MgO-Ag2WO4和石英棉，在此层石英棉上自下而上依次排列灰份管和保护管。
2.如权利要求1所述的碳氢氮元素分析仪的燃烧管，其特征是所述的碳氢氮元素分析 仪的燃烧管中的各填充物之间用石英棉隔开。
专利摘要本实用新型涉及一种碳氢氮元素分析仪的燃烧管，所述的燃烧管内自上而下依次排列保护管、灰份管，紧接着灰份管再自下而上依次填充银丝、石英棉、PbCrO4、石英棉、MgO-Ag2WO4和石英棉。本实用新型适用于各种含氟有机化合物，包括高氟、全氟化合物的分析，测定值均在微量分析精密度允许误差范围内，绝对误差±0.30％。也适用于其他众多类型有机化合物的CHN元素分析。
文档编号G01N25/24GK201637703SQ20092021254
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者张剑锋, 戴俪婧, 戴钰婷, 王约伯, 高敏 申请人:中国科学院上海有机化学研究所
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