12-硫氯分析仪

WKL-100 型 微库仑硫氯分析仪
使用说明书
江苏双诚分析仪器有限公司
中国·泰州
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一、 仪器简介及使用范围
WKL-100 型微库仑硫氯分析仪是应用微库仑分析技术，采用计算机控制微库仑滴定的最新产品， 具有性能可靠、操作简易、稳定性好、便于安装等特点，可用于石油化工产品中微量硫、氯的分析， 广泛应用于石油、化工、科研等部门。
WKL-100 型微库仑硫氯分析仪以 Windows 操作系统为工作平台，其友好的用户界面使分析人员 操作更为方便、快捷。在系统分析过程中，操作条件﹑分析参数和分析结果均在显示器上直接显示， 并根据需要可将参数、结果进行存盘和打印，以便日后调用、存档。
二、 工 作 原 理
样品中的被测组份在裂解管中反应转化为可滴定组份，由载气带入滴定池与滴定剂发生反应，
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６﹑重复性误差：⑴ 试样浓度<1.0mg/L 时，重复性误差不大于 50% ⑵ 1.0mg/L≤试样浓度≤10mg/L 时，重复性误差不大于 10% ⑶ 试样浓度>10mg/L 时，重复性误差不大于 5%
四、仪器的组成及附件说明
仪器由计算机、微库仑综合分析仪主机、温度流量控制器、搅拌器、进样器等组成。
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辅助电极 (阴极)
发生电极 (阳极) 搅拌子
池体
池盖
参考电极 测量电极
图六 氧化法定硫滴定池
⑴ 硫滴定池工作原理
当系统处于平衡状态时，滴定池中保持恒定 I3-浓度，当有 SO2 进入滴定池时，就与 I3-离子发
生反应：
I3-+SO2+H2O → SO3+2H++3I-
致使池中的 I3- 浓度降低，参考与测量电极对指示出这一变化，并将这一变化的信号输入库仑 放大器，然后由库仑放大器输出一相应的电流加到电解电极对上。电解阳极电生出被 SO2 所消耗的 I3-,直至恢复原来的 I3-离子浓度：
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吹干，将侧臂活塞涂以少许润滑脂并用橡皮筋固定。 4、滴定池的安装
关闭两侧活塞，将滴定池充满电解液，打开参考臂活塞，让电解液流入参考侧臂以驱除气 泡，待气泡除尽后，让电解液充满参考电极室，用小勺轻轻在侧臂放入 20-40 目的碘，用通针 赶尽气泡，在参考电极的磨口上涂以少许润滑脂将铂丝小心地插入碘中，注意不要把铂丝弄弯， 此时要仔细检查参考电极室，保证参考电极的铂丝全部埋在碘中，并保证整个参考电极侧臂没 有残留气泡，否则必须重装，确信无误后，用橡皮筋固定好。参考电极静置 24 小时后方可使 用。
⑸.入口处打火━━N2、O2 接反，对调，若无效则重换 N2
⑹.出口处有积炭━━将入口拖入炉塘，加大 O2 气量烧 10 分钟左右
在进样后 2 秒左右出现轻微打火，同时流量计浮子上下跳动一下是正常现象，但打火应瞬间
结束，如进样过程中针头部位不停打火(即燃烧)，则应检查 N2、O2 是否接反。
2、滴定池 由池盖、池体、电极等组成。滴定池是微库仑滴定反应的心脏，它起着将试样裂解产生的被测 物质和电解液中的滴定剂发生反应的作用，图（六）是氧化法测硫的滴定池，只要改变电极材料或 改变滴定池池体结构即可用于氧化法测定氯等。为了减少滴定池反应室体积，一般将参考电极和辅 助电极装在侧臂，通过微孔毛细管与反应室相联。测量电极和发生电极装在池盖上。这样滴定池反 应室内一般装入 10 mL 到 12 mL 电解液，即可满足实验需要并能达到较高的灵敏度和较快的响应速 度。由燃烧管进来的气体通过滴定池的毛细管入口进入滴定池。因为滴定池入口顶端特殊的构造， 可将进入的气体在搅拌作用下打碎成小气泡，搅拌棒可使反应物质与滴定剂之间进行快速和充分接 触，并形成一均匀的扩散层。 为了防止周围电场对滴定池形成的电干扰，搅拌器必须有良好的接地。特别是使用氯滴定池测 定氯化物时，由于增益较高，更需注意防止静电干扰。此外，氯电解池对光反应灵敏，还应采取避 光措施。
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⑵ 对气体样品通常用 1-10mL 的注射器进行样品注入。用注射器取样时，取样速度要快，以防 气体从针头跑出。在进样时速度不宜太快，以保证较高的氧分压，让样品完全燃烧，防止裂解管壁 形成积炭。或用气体进样器来实现样品的进样。
⑶ 对于固体和高沸点的粘稠液体试样不适宜用注射器进样时，可使用带样品进样舟的固体进 样器进样,其原理见图 3 所示。进样时先利用推动棒将样品送到裂解管预热部位，待 30～60 秒后， 再将进样舟推至加热部位让样品进行裂解，裂解产物由载气带入滴定池进行滴定。然后将进样舟拖 至裂解管入口附近冷却，再进行第二次样品测定。
偏压、增益等因素也会影响测定结果。
接滴定池
A
氮气接入口
P
燃烧室
汽化室
B
氧气接入口
图 4 测定轻油中硫、氯的裂解管
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⑵ 图 5 为测定重油中硫、氯的裂解管
该管与测定轻油中硫、氯裂解管相比扩大了燃烧室容量，增加了一个支管导入氧气，
增大了喷嘴使燃烧更加完全，这就为增加样品处理量，提高反应速度，创造了条件。
样品通过硅橡胶堵头用注射器注入裂解管入口汽化，氮气通过靠近堵头的螺旋管（A）经过
预热后，进入汽化室与样品气相混合，再通过喷嘴（P）进入燃烧室，并在另一侧管（B）供给的氧
气在（P）处发生燃烧。由于设计有较大的汽化室既保证了样品可完全汽化，又可使样品得到足够的
稀释，以较快的流速通过喷嘴与氧气充分混合燃烧得到较高的 SO2、HCl 的转化率。当然，SO2、HCl 的转化率除受裂解管结构影响外，裂解区温度、氧、氮分压比、池子工作状态以及仪器操作选择的
节其流量大小，并由气体流量计直接读出。一般接入气体的操作压力控制在 100～200 kPa 左右，反
应气和载气分别为普氧、普氮。气体流量调节旋钮，即针形阀只供调节流量大小，不可作为气体流
Fra Baidu bibliotek量的开关，以防止损坏。实验完毕后，必须将气体总阀关闭。
（注：以下所提到的工作参数和操作条件，均以分析硫含量为例）
3﹑ 搅拌器：
延伸管
样品 引入 入口 管 连接螺母
进样舟 推进器
热吸收器 橡胶隔板
滑动器
仪器主要附件说明：
图 3 固体进样器示意图
1﹑裂解管
裂解管由石英制成，它的作用是将样品中的有机硫、氯和碳氢各元素分别转变为能与电解液中
滴定离子发生作用的 SO2、HCl 和不发生反应的 CO2、H2O、CH4 等化合物。 ⑴ 图 4 为测定轻油中硫、氯的裂解管
三、主要技术指标
１﹑发生电流：最大：±2mA ２﹑放大器输出电压：最大：±30V ３﹑给定偏压范围：0～500mv,连续可调 ４﹑分析范围：
⑴ 硫： 0.2mg/L ～ 5000mg/L ⑵ 氯： 0.5mg/L ～ 5000mg/L ５﹑控温范围及精度： 室温 ～ 1000℃ , ±1%±5℃
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根据法拉第电解定律计算出被测组份的含量。
# 法拉第定律概述:
电解时，电极上析出或溶入的物质量和通过电解池的电量成正比；每通过 96500 库仑的电量，
在电极上即析出或溶入 1 克当量的任何物质。
Q
M
W = ─────×──
96500
n
W─析出的物质质量，以克计
n─电极反应的电子转移数
M─待测物质的分子或原子量 Q─电量，以库仑计
1、 主机 仪器主机是信号放大和数据处理的关键部件。其后面板有串行口﹑电源插口和电
源开关，如图 8 所示。
2、 温度流量控制器 温度流量控制器由一个两段分别升温的高温管状炉及相应的控制电路
和气体流量装置组成。其前面板上有两个气体流量计及控制相应的气体流量大小的调节旋钮，反应
气和载气由后面板接入，接好气路，注意:氮气、氧气进出口不能弄错!如图 8 所示，通过针形阀调
接滴定池 接固体进样管
P
燃烧室
图 5 测定重油中硫、氯的裂解管 S、Cl 石英管可能出现的故障:
氧气接入口
⑴.入口处有积炭━━将 N2、O2 反接 10 分钟，然后适当调节入口段温度
⑵.入口段发白━━清洗气路或更换 N2 气瓶及硅胶垫
⑶.燃烧段积炭━━适当提高中间段温度，加大 O2 流量
⑷.石英管壁起泡━━适当减少样品进样量和分析次数
A
C1
C2
放大器 外偏压 测量电极 阳极
单片机
参考电极 阴极
裂解炉
流量 控制
O2(H2 ) N2(H2)
裂解管 计算机
图 1 工作原理图
滴定池中的参考电极供给一个恒定的参考电位，并与测量电极组成指示电极对产生一电压信 号。这一信号与外加给定偏压反向串联后加在库仑放大器的输入端。当两电压值相等时，放大器输 入为零，输出也为零，在电解电极对之间没有电流通过，仪器显示器上是一条平滑的基线。当样品 由注射器注入裂解管, 样品中的被测物质反应转化为可滴定离子，并由载气带入滴定池，消耗电解 液中的滴定剂。滴定剂浓度的变化使滴定池中的指示电极对的电位发生变化，其值的变化送入微机 控制的微库仑放大器，经放大后加到电解电极对（阴、阳极）上，在阳极上电生出滴定离子，以补 充消耗的滴定剂。上述过程随着滴定离子的消耗连续进行，直至无消耗滴定离子的物质进入，并已 电生出足够的滴定离子，使指示电极对的值又重新等于给定偏压值，仪器恢复平衡。在消耗—补充 滴定离子的过程中，测量电生滴定剂时的电量，依据法拉第定律进行数据处理，则可计算出样品含 量。
偏 压: 140-160mV 增 益: 150-400 采样电阻: 10KΩ 此时滴定池基线应平稳。 用 6#针头的 10μl 注射器把约 5μl 的 10ng/μl 亚硫酸钠溶液注入池中，观察监视器出现 的峰形，输入进样体积，转化率(f)应在 100%±20%之内，确认该滴定池合格。 7、滴定池维护与常见故障排除 ⑴.硫滴定池应在阴凉无空气污染处保存 ⑵.电解池内要时刻保持储有一定量的电解液，并使铂片在液面以下 ⑶.切不可拔动参考电极 ⑷.电解液要经常配制，保持新鲜 ⑸.若无去离子水，可用二次蒸馏水代替，阻值应在 2 兆欧以上 ⑹.要时刻保持电解池清洁 ⑺.任何情况下，不得用手碰铂电极 8.清洗时不要让洗液或丙酮渗入参考侧臂，否则要重新安装整个电解池。
3I- → I3-+2e
测出电解时所消耗的电量，据法拉第电解定律就可求得样品中总硫的含量。 1、滴定池结构
滴定池分池体、池盖、参考侧臂，阴极侧臂及搅拌子五个部分。 测量电极和电解阳极位于池盖上: 由 0.1mm×7mm×7mm 的铂片点焊在φ0.4mm 长 130mm 的铂丝上。 参考电极:φ0.6mm 长 110mm 铂丝插在含饱和碘的电解液中。 电解阴极:φ0.4mm 长 260mm 的铂丝，下端做成螺旋状。 2、电解液的配制 称取 0.5gKI，0.6gNaN3 于约 500ml 去离子水中，加入 5ml 冰醋酸，再用去离子水稀释至 1000ml。 注意: 配制电解液所用试剂均为优级纯，去离子水的阻值要求 2 兆欧以上，配好的电解液用棕色 瓶在阴暗凉爽处放置! 3、滴定池的洗涤 用新鲜的铬酸洗液浸泡整个滴定池 5-10 分钟，然后分别用自来水、去离子水及丙酮洗涤
打开阴极室活塞，使电解液充满阴极室，除去气泡并关闭活塞，倾斜池体，小心地顺着池 壁放入搅拌子，盖上池盖，调整好电极位置，反复用新鲜电解液冲洗滴定池，使电解液的液面 高出铂片约 5mm。 5、滴定池调试
将滴定池置于搅拌器上，按说明书要求将放大器四根电极线与电解池连接好，打开搅拌器 电源，调节速度旋钮使搅拌子在池中心平稳转动，以使电解液产生轻微旋涡为宜。打开检测器 电源开关，按说明书操作，有关参数一般为:
法拉第定律是库仑分析的基础，此公式是库仑分析中的基本方程，所有的库仑分析都根据这个 方程式来进行计算。
WKL-100 型微库仑硫氯分析仪是应用微库仑滴定原理,由零平衡工作方式设计的库仑放大器与
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滴定池和适宜的电解液组成了一种闭环负反馈系统。仪器的工作原理如图 1 所示。
E
使滴定剂浓度发生变化。测量电极对这一变化产生相应的电位响应，从而使参考━测量电极对的电
位发生相应的变化，使这一电位值不再等于仪器设定的给定偏压值，两者的差值即为库仑放大器的
输入信号，经放大器放大后，输出相应的电压加到电解池电解电极对上，在阳极电生滴定剂以补充
被消耗的滴定剂，直至滴定剂浓度恢复到平衡状态时的浓度。仪器测量出电解过程中消耗的电量，
滴定池
搅拌棒
电解液
磁钢
+12V 直流电机
滴定池支架
接+12V 电源
图２ 搅拌器示意图 样品的裂解产物被气流带入滴定池后，要保证其与电解液中滴定剂之间进行快速和充分接触， 这种工作是通过磁力搅拌器来完成的。磁力搅拌器工作原理见图 2 所示。它通过+12V 直流电机带动磁 钢转动，而滴定池内的磁力搅拌棒将随磁钢的转动而均匀转动，从而达到搅拌电解液的目的。搅拌时， 速度不宜过快或过慢，以电解液产生微小旋涡为宜。同时，应把滴定池放在磁钢的正上方，以免搅拌 棒碰撞电解池池壁。 4﹑ 进样器： ⑴ 液体进样器由单片机控制步进电机来带动丝杆进行样品的注入。当进样（按前进键）完毕 后，丝杆自动后退。通过调节两组拨盘开关来设定丝杆的进程和速度。一般情况下，进程和速度分 别设为 3 档和 8 档。