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煤樣在850℃高溫條件下于凈化過的氧氣流中燃燒分解，使氫轉(zhuǎn)化為水，碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，反應(yīng)式如下：
將燃燒生成的水和二氧化碳在氧氣流的吹動(dòng)下通過涂有五氧化二磷的鉑內(nèi)壁式電解池，在無水分氣體通過時(shí)，電解池內(nèi)阻近無窮大，正負(fù)極之間呈開路狀態(tài)無電流通過。當(dāng)含有水份的氣體通過電解池時(shí)，水立即被五氧化二磷吸收，生成偏磷酸，方程式如下： H2O＋P2O5→ 2HPO3
這時(shí)電解池內(nèi)阻減小，流過電解池的電流逐漸增大，通過電解產(chǎn)生反應(yīng)如下：
陽極：2PO3 ---- 2e → P2O5＋O2↑
陰極：2H＋+2e → H2↑
流過電解池的最大電流不得小于600mA。隨著電解進(jìn)行，偏磷酸越來越少，電解電流也隨之下降，降到終點(diǎn)電流(70mA)時(shí)，表示電解已結(jié)束，測得電解過程中所消耗電量，應(yīng)用法拉弟定律，可計(jì)算出被測定物質(zhì)的質(zhì)量W。
W＝ ∫0t idt
式中：F：為法拉弟定律數(shù)數(shù)值為96487庫侖； M：為被測物質(zhì)的摩爾質(zhì)量數(shù)： n：為參加電極反應(yīng)物質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)； i：為電解電流 t：為電解時(shí)間。 由于該儀器以法拉弟定律為設(shè)計(jì)原理依據(jù)，利用庫侖積分儀，采用定量量化技術(shù)和微電腦單片機(jī)控制等技術(shù)可直接顯示氫的質(zhì)量毫克數(shù)，打印機(jī)打印出三種氫值，若試樣重為G(mg)，可按下式計(jì)算出各種氫值的百分含量： 式中：W：儀器氫顯示數(shù)；(mg) G：試樣重量；(mg) G1：測定出的氫的空白值；(mg) Mad：分析煤樣的水份值；% 0.1119，將水折算成氫的系數(shù)。
測氫儀程序控制原理
測氫儀全過程采用微電腦單片機(jī)控制，測氫儀接通電源后，通過鍵盤，鍵入日期，試樣重量和氫空白值及分析試樣的水份值，按一下測氫鍵，電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)送樣棒向前推進(jìn)試樣，推進(jìn)到300℃處時(shí)，測氫儀微電腦使電機(jī)停轉(zhuǎn)，并延時(shí)30秒，然后進(jìn)到500℃處，微電腦使電機(jī)停轉(zhuǎn)，并延時(shí)2分鐘，然后單片機(jī)發(fā)出信號，使電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)送樣棒繼續(xù)向前推進(jìn)試樣，推進(jìn)到850℃處，微電腦使電機(jī)停轉(zhuǎn)，并延時(shí)10分鐘，然后發(fā)出信號，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)送樣棒將盛放試樣的盤拉出到原來的位置后，電機(jī)停轉(zhuǎn)，報(bào)警器報(bào)警提示，以表示測試的全過程結(jié)束，打印機(jī)打印出測試數(shù)據(jù)。
（1）分別將不銹鋼燃燒管、瓷舟、干燥瓶等器具清洗干凈。 （2）分別裝入適量的試劑，向其中一根玻璃凈化瓶中裝入變色硅膠，瓶口處留有約20-30mm的余量裝脫脂棉，蓋橡皮塞，對其它二根干燥瓶分別裝入 堿石棉和無水高氯酸鎂，對藥品的要求：變化硅膠（工業(yè)品），堿石棉化學(xué)純；無水高氯酸鎂二級，粒度1-3毫米，化學(xué)純。然后向不銹鋼管內(nèi)裝入線裝氧化銅（HG3-1288）二級，裝入量約200mm，應(yīng)在爐子800度的部位，二端用石英毛或硅 酸鋁纖維棉堵住，另一端（進(jìn)氣）且?guī)в羞M(jìn)氣管的橡皮塞 塞好，燃燒管內(nèi)裝入高錳酸銀的熱解產(chǎn)物、裝入量約140mm長，位置在轉(zhuǎn)化爐的后部，靠近接電解池出口端。附高錳酸銀熱解產(chǎn)物的制法，稱取100克高錳酸鉀（分析或化學(xué)純）溶于2升蒸餾水中，另取107.5克硝酸銀（分析純或化學(xué)純）先溶于約50ml蒸餾水中，在不斷攪拌下，傾入沸騰的高錳酸鉀溶液中，攪拌均勻，逐漸放冷，靜止過夜則生成具有光澤的深紫色晶體，用蒸餾水洗滌數(shù)次，在60℃-80℃干燥4小時(shí)，取少量晶體放在瓷器中，在電爐上緩緩加熱至驟然分解，得疏松銀灰色殘?jiān)占谀タ谄恐袀溆?，未分解的高錳酸銀不宜大量貯存，以免受熱分解。 （3）將儀器所用引線連接好，接好氣路和電源，經(jīng)檢查無誤的情況下，可開啟電源開關(guān)，待爐溫升至溫度時(shí)，即可做樣品分析。
一、準(zhǔn)備
1、裝藥： 拆下凈化管(后面的)兩端的堵頭，取下凈化管，用尺量取中間位置后用記號筆標(biāo)記1，向送樣嘴方向再量10公分記2，用管口取下直徑一致的高溫棉板一片，送入標(biāo)記1的位置(目測應(yīng)無縫隙)。裝入線狀氧化銅至標(biāo)記2的位置，再取下同樣大小的高溫棉板推入標(biāo)記2。將凈化管裝回高溫爐，注意裝藥端在爐子的高溫端。 拆下燃燒管末端的送樣嘴，取下燃燒管，比照高溫爐的低溫?zé)犭娕伎诪橹行模騼啥烁髁咳?公分，左端標(biāo)記為3，右端標(biāo)記為4。再用管口取下一片高溫棉板送入標(biāo)記4位置，從左端裝入高錳酸銀末標(biāo)記3，再取下兩片高溫棉板推入標(biāo)記3。將燃燒管裝回高溫爐，裝好送樣嘴，旋緊螺釘。 2、聯(lián)線： 將控制器與電爐擺放至合適位置，裝好送樣桿，旋緊螺釘。再把控制器至電爐的兩組電源線按顏色標(biāo)記一一對應(yīng)連好，旋緊螺帽。將兩支熱電偶根據(jù)聯(lián)線長短分別插入高溫爐的兩個(gè)熱電偶孔內(nèi)，引線分正負(fù)接在控制器后面的熱電偶接線柱上(高溫?zé)犭娕冀尤紵隣t，低溫?zé)犭娕冀愚D(zhuǎn)化爐，高溫?zé)犭娕疾迦霑r(shí)要退回1mm) 3、氣路連接： 將減壓器接在氧氣瓶上，通氧導(dǎo)管一端與減壓器連接，另一端接在凈化管的右端，凈化管左端與干燥塔的左端用硅膠管連接起來，干燥塔的右端與燃燒管右端底部接氣口連接，注意保持各連接處密封。 4、電解池的清洗： (1)用溫水融化洗衣粉，把電解池浸泡4小時(shí)后用專用毛刷順時(shí)方向旋入電解池內(nèi)(距尾部約一公分止)，逆時(shí)針方向旋出，反復(fù)幾次。 (2)用自來水把電解池沖洗干凈，然后分別用純凈水與丙酮沖洗干凈，在用丙酮沖洗時(shí)用吸耳球抽取擠掉，反復(fù)幾次。 (3)用吹風(fēng)機(jī)熱風(fēng)檔在電解管口和外部來回反復(fù)吹干。 (4)用萬用表(兆歐檔)測量電解池兩極其阻值無窮大。 (5)每做成100個(gè)樣或電解池電流在2小時(shí)內(nèi)降不下來就清洗一次。 5、配電解液： 用100ML量桶量取7ML丙酮和3ML磷酸搖勻至不分層為止。將電解液倒入電解池一半位置，平放電解池慢慢旋轉(zhuǎn)使電解液均勻涂在電解池上，然后把多余的流出。把吹風(fēng)機(jī)平放在臺面上，電解池在吹風(fēng)機(jī)口高度一致的位置，用冷風(fēng)檔吹干(先從細(xì)管口后從粗管口各吹10分鐘)，用濾紙檢查粗管口有無電解液，若是沒有說明已吹干。 將電解液倒入電解池內(nèi)，在電解液離尾部1公分處時(shí)平放電解池，重復(fù)以上步驟至吹干。 將電解液倒入電解池一半的位置，按以上吹干步驟吹干。用萬用表測量其阻值為幾十歐即可。 6、裝電解池： 把電解池插入散熱器中間的圓孔內(nèi)，使電解的鉑絲不能露出。將散熱器連同電解池裝在爐體左端的兩個(gè)支架上，用硅膠管將電解池與燃燒管連接起來，保持密封。將電解池與控制器用綠色引線連接(沒有正負(fù)極性)。
二、操作：
1、涂膜： 打開控制器電源開關(guān)，打開氧氣總閥，調(diào)節(jié)氣流量(都是80ml/分鐘)，約20分鐘后，高溫爐溫度升到500℃，按涂膜鍵。電解電流從零升到200mA左右，右上角開始計(jì)時(shí)(前兩位為分鐘，后一位為每六秒增加一個(gè)數(shù))，每間隔三分鐘電解池轉(zhuǎn)換一次，每次電解電流從最高200mA下降至100mA以下，越接近60mA為佳，(約一小時(shí)后控制器發(fā)出提示音，如果仍降不下來，需再按涂膜鍵。當(dāng)三次涂膜后還降不下來，就要重新清洗電解池，再降至100-60mA，按月日鍵輸入4位單數(shù)，按返回鍵，電解電流降至100-60mA，涂膜完畢。 2、試驗(yàn)： 先做一個(gè)廢樣，在瓷舟內(nèi)放入約65-70毫克煤樣，煤樣上方均勻撲撒一層三氧化二鉻，打開錐管絕熱密封管，把瓷舟放在石英舟中間，旋緊密封套(檢查電解電流是否上升)。輸入質(zhì)量(三位數(shù)，65毫克就輸650)按氫鍵，儀器自動(dòng)分步送樣到高溫爐內(nèi)，約十三分鐘后，樣車退回，結(jié)果自動(dòng)打印，試驗(yàn)結(jié)束。 再做兩個(gè)空白試驗(yàn)，在瓷舟幾放入約70毫克的三氧化二鉻(和平時(shí)在煤樣上方所撲撒的等量)，放好樣后按空白鍵，約九分鐘后樣車退回，按打印鍵打印出空白值，如果兩次空白試驗(yàn)結(jié)果誤差在0.05毫克內(nèi)，空白試驗(yàn)通過，計(jì)算出平均值(否則再做，直至合格)。 按年鍵，輸入四位年份數(shù)字，再按月日鍵，輸入兩位月份數(shù)和兩位日期數(shù)(如三月九號就輸0309)，按水鍵，輸入三位預(yù)先測出標(biāo)煤的分析水分(如0.4%就輸040)，按空白鍵輸入空白試驗(yàn)的平均值，再按空白鍵結(jié)束。 再做三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)煤樣(方法同做廢樣)，結(jié)果自動(dòng)打印，后兩個(gè)的測試結(jié)果的平均值如果在標(biāo)準(zhǔn)值的誤差范圍內(nèi)即可做待測的煤樣，否則要打開控制器上蓋，調(diào)整膠木板中間小孔內(nèi)的微調(diào)旋鈕(順時(shí)針旋，結(jié)果將降低)再做標(biāo)煤，直至合格。 測試煤樣時(shí)，按水鍵，輸入該煤樣的分析水分值(三位數(shù))按返回鍵(放好煤樣)輸入質(zhì)量，按氫鍵，試驗(yàn)開始，約十三分鐘后，單樣測試結(jié)束。按同樣方法測試下一個(gè)煤樣。
三、結(jié)束
測試完畢后，按清零鍵，關(guān)閉控制器電源開關(guān)。關(guān)閉氧氣總閥，待整個(gè)氣路內(nèi)的氧氣排出后(此時(shí)流量計(jì)指示為零)，用膠管堵住電解池的末端(注意：下次試驗(yàn)前一定要取出膠管堵頭)。
電解池作過一至二百個(gè)樣品后，應(yīng)重新處理，否則將直接影響氫值的分析結(jié)果，使氫值偏低，處理方法如下： (1)卸下電解池； (2) 清洗電解池：首先用自來水將其沖洗，然后用小軟毛刷沾上洗衣粉，慢慢向左向里旋動(dòng)毛刷，注意旋動(dòng)到引線即可，再慢慢地向右向外旋動(dòng)毛刷退出，用水沖洗，看鉑絲是否洗亮，如發(fā)現(xiàn)有黑處，可重新用毛刷刷洗直到洗凈，最后用蒸餾水沖洗干凈，再用丙銅沖洗一下，完畢后，用電吹風(fēng)(熱風(fēng) 檔) 吹干，接著用萬用表電阻擋(2K) 量電解池兩極，內(nèi)阻應(yīng)量無窮大，表明清洗完好，否則重新清洗。 (3)配電解液：取10ml或15ml的小量筒，按體積比先盛入3份磷酸(優(yōu)級純)，再盛入7份丙銅，輕搖量筒，筒底應(yīng)有熱量散發(fā)。 (4)涂膜;將洗清好的電解池粗端傾斜向上，把配好的電解液向電解池內(nèi)倒，第一次到至電解池長度的1/2 (若電解液還向下流，應(yīng)將其放平，用濾紙擦凈流過來的電解液),然后用冷風(fēng)吹干，第二次倒至電解池全部 (注意不要流過兩極) ，再用冷風(fēng)吹干，第三次倒入一半，用冷風(fēng)吹干，然后用萬用表(1Ω擋)量兩極，如有一定的阻值(幾歐或幾十歐)，則涂膜正常，否則重涂。 (5) 裝上涂膜好的電解池，并將冷卻套裝上，使電解池細(xì)端略微向上傾斜。 (6)電解：打開氣路，流量計(jì)顯示80mL／min，開啟電源，按下涂膜鍵，60分鐘后電解至終點(diǎn)，可再按涂膜鍵，繼續(xù)涂膜，直到終點(diǎn)(電解流≤70mA)，到達(dá)終點(diǎn)后，可按“月、日”鍵，分別按入單數(shù)和雙數(shù)，再按返回鍵使電解電流能快速降至終點(diǎn)，如此反復(fù)多次，即可使用。至此電解池處理完畢，做正式樣前先分析兩個(gè)廢樣以平衡系統(tǒng)。
(1) 將盛有試樣的瓷舟放入石英托盤上后，一定要將錐管蓋擰緊，以防漏氣，影響測試結(jié)果。 (2) 檢查系統(tǒng)的氣密性時(shí)，堵口時(shí)間不可過長，以免內(nèi)部氣壓過大，而引起崩塞現(xiàn)象。 (3)如需將試樣提前拉出時(shí)，只須按一下返回鍵即可，若打印結(jié)果需要多份時(shí)，可在打印完畢后，按一下打印鍵，便可再得到一份打印結(jié)果。 （4）打印結(jié)果格式： 年 月 日、重量 、 空白、 水分、 顯示H值、 總氫值、 分析基氫值、 干基氫值、 序號 。 （5）清洗電解池時(shí)，毛刷一定不要刷過兩極引線，以免使電解池?fù)p壞。 （6）控制器供電電壓，若出現(xiàn)過大波動(dòng)時(shí)，可能會干擾程序運(yùn)行，當(dāng)顯示器出現(xiàn)異常顯示時(shí)，可先按清零鍵清除，若清除不掉，應(yīng)關(guān)閉電源開關(guān)，稍后再重新啟動(dòng)。 （7）實(shí)驗(yàn)完畢后，仍須將送樣錐管擰緊，并將電解池未端封閉，以防止潮濕空氣進(jìn)入。
三節(jié)爐測碳?xì)鋾r(shí)注意事項(xiàng)、說明原理及設(shè)備
原理：第一節(jié)電爐起加熱燃燒樣品的作用，第二節(jié)電爐用來燃燒氧化試驗(yàn)熱解后未氧化的產(chǎn)物，第三節(jié)電爐用來補(bǔ)充燃燒整個(gè)燃燒過程，在密閉通氧下進(jìn)行。
設(shè)備：瓷舟，磨口塞，帶腳玻璃管。
注意事項(xiàng)如下：
（1）在燃燒過程中，滿足能夠使試樣完全燃燒的條件，無論在燃燒過程中要經(jīng)歷多少反應(yīng)，最終都能使樣品中的碳和氫定量的轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。
（2）清除干擾反應(yīng)的產(chǎn)物，使燃燒反應(yīng)后，只有純凈的二氧化碳和水進(jìn)入吸收裝置。
（3）選擇適當(dāng)?shù)奈談?，使二氧化碳和水能定量的被吸收；同時(shí)也要維持一定的氣體流速，使吸收反應(yīng)有充裕的時(shí)間得以進(jìn)行，氣體流速同時(shí)也是保證完全燃燒的條件。
燃燒生成的SO2、NO2、Cl2會干擾測定，排除SO2用PbSO4在600℃下與其作用形成PbSO4而 被除去，Cl2用金屬? 銀在200℃左右與其作用生產(chǎn)AgCl而被除去，金屬銀在高于500℃的條件下能與SO2作用形成Ag2SO4而被除去，NO2用粒狀MnO2與其作用形成Mn（NO3）2而被除去。
煤中碳和氫的測定技術(shù)
煤中碳和氫的含量有多種測定方法。其中有國標(biāo)，GB/T 476-2001所規(guī)定的元素爐法，即利比西法：有電力標(biāo)準(zhǔn)碳?xì)錅y定法；還有紅外吸收法等，每種方法各具特點(diǎn)。其中元素爐法為經(jīng)典方法，可用作仲裁分析，也是國內(nèi)多數(shù)單位實(shí)際使用的方法；高溫碳?xì)錅y定法，較元素爐法快速，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也較簡單，測定結(jié)果與國際法同樣可靠； 元素爐法測定煤中碳?xì)溆址譃槿?jié)爐法和二節(jié)爐法，其中三節(jié)爐法應(yīng)用普遍。煤中碳、氫測定裝置相當(dāng)復(fù)雜，且多要實(shí)驗(yàn)人員自己裝配，操作要求高。碳和氫的測定被認(rèn)為是煤質(zhì)特性檢測中難度大的項(xiàng)目。
KZCH-2快速自動(dòng)測氫儀 MSCQY-3000型快速自動(dòng)測氫儀 MSCQY-5000型微機(jī)碳?xì)錅y定儀 TQ—3A型碳?xì)湓胤治鰞x
