定硫仪的实验方式和原理

定硫仪由空气净化装置、控制器、燃烧炉、电解池和搅拌器等分组成。 主要用于测定煤炭、钢铁和各种矿物中的硫含量，是煤炭、电力、化、建材、冶金、地质勘探、商检、环保检测等实验室的优选仪器。

分析原理

煤样在 1150 ℃温条件下在净化过的空气中燃烧，煤中各种形态的硫均被燃烧分解出来，被空气带到电解池内与水化合生成 H2SO3 ，由于其破坏了电解池内原有的碘 - 碘离子对的动态平衡，仪器便立即输出电电解碘化钾溶液生成碘，去恢复原来的动态平衡，也就是 GB/T214-1996 中的库仑滴定。具体恢复到原来的动态平衡所耗用了多少电，是与煤样中燃烧分解硫的多少有直接关系的，它可由微处理器测量并计算出来，故而我们可以得出煤中的硫含量。

煤样在 1150℃温条件下于净化过的空气中燃烧，煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO 2 和少量SO 3 而逸出。反应如下;

煤（有机物）+O2 → CO2 ↑+ H 2 O + SO2 ↑+ CI2 ↑+ ……

4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O3 + 8SO 2 ↑

2ΜSO4 → 2ΜO + 2SO 2 ↑+ O2 ↑ （Μ金属元素）

2SO 2 + O 2 → 2SO 3 ↑

生成的SO 2 和少量SO3 被空气带到电解池内，与水化合生成H 2 SO 3 和少量H2 SO 4 ，破坏了碘-碘化钾电对的电位平衡，仪器便立即以自动电解碘化钾溶解生成的碘来氧化滴定H 2 SO 3 。反应式为;

阳;2I - –2e→I 2

阴;2H + + 2e → H 2

碘氧化 H 2 SO 3 反应式为:I 2 + H 2 SO 3 + H 2 O → 2I - + H 2 SO4 + 2H +

电解产生碘所耗用的电量，由控制器采集并计算出相应的含硫毫克数。煤样所含硫的毫克数除以煤样的重量(毫克)即可计算出煤中硫含量(%)。

定法原理

根据库仑滴定法原理，煤样在1150℃温条件及催化剂的作用下，在净化过的空气中燃烧，煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO2和少量SO3气体，而被净化过的空气带到电解池内，生成H2SO3或少量H2SO4，H2SO3立即被电解液中的I2(Br2)氧化成H2SO4，结果溶液中的I2(Br2)减少而I(Br)增加，破坏了电解液的平衡状态，示电间的电位升，仪器自动判断启动电解，并根据示电上的电位低，控制与之对应的电解电的大小与时间，使电解电上生成的I2(Br2)与H2SO3反应所消耗的数量相等，从而使电解液重新回到平衡状态，重复些过程，直到试验结束。仪器根据对电解产生I2(Br2)所耗用电量的积分，再根据法拉弟电解定律计算试样中硫的含量。

使用方法

使用步骤

。 电解液的配制:碘化钾 5 克，溴化钾 5 克，溶入 250~300ml 的蒸水 中，然后加入 10ml 冰醋酸(冰乙酸)电解液可重复使用，当电解液的 PH 值应为 1~2 之间，当 ph 值<1 或混浊不清时应更新配制电解液。

2 打开前电解窗，将电解液装入电解池内。

3 打开主机电源(电源开关在仪器的后左下方)

4 按下操作面板上的升温键，仪器将自动升温至 1150℃。

5 按下搅拌键，搅拌器自动升速，气泵自动开启，这时要检查气路是否 正常，将抽气量调节至 1000ml/min,用手紧捏电解池上方气管时，如 果抽气量计下悬浮粒子降到底，则表示空气净化系统不漏气，否则 检查漏气位。

6 试样称量前的准备作:在试样称量前，应尽可能地将试样瓶内的煤 样混和均匀，可用手握住带盖的试样瓶上方，自上而下做园周运动，切 勿上下摇动。试样的充分混合是确保试验结果的重要因素。

7 称取煤样(50mg±0.2mg)保持小数后位(50.0mg),并在上面覆盖 层三氧化钨以防止燃。

8 按下电解键后，按返回键，瓷盘托板自动打开，送样棒自动送出仪器 右外侧。

9 送样棒复位后，按清零键，再将试样重量键入。

10 试验日期的键入:按动日期键，键入 2005 后再按次日期键，键入 0820。注意月份和日期均须键入两位数。这时的打印日期为 2005 年 8 月 20 日，若忘记输入日期，打印结果为????年??月??日。

11 将装有煤样的瓷舟放入托板上后，按启动键，仪器便自动入测试 作状态。

12 按以上方法做到两个废样后，便可入做正样的状态。每次测试 毕后，便自动打印出测试结果。清零后，从复以下测试过程。

13 测试作成后，按启送样键，再按返回键，送样棒会自动退入机体 内，到位后，关闭送样板。按启搅拌键，升温键关掉电源开关。

实验步骤

(1)开电源开关，仪器将控制炉体自动升温。

(2)打开定硫仪气泵开关，检查是否漏气。再将气体量调节到1000mL/min左右。打开搅拌器开关，看转速是否合适。

(3)待炉温升到1050℃时，打开电解开关，按[2/电解]键，观察电解电压是否大于35mv，如小于35mv需做废样平衡电解液，直至电解电压大于35mv或作出非零结果。

(4)在瓷舟上称取50毫克左右的煤样，上面覆盖薄层三氧化钨(或三氧化二钨)，将瓷舟放入石英托盘上，按[启动]键，键入三位数样重，再按下[启动]键，试验开始。

试验开始后，分别在500℃和1150℃处停留，停留时间按设定输入时间和煤样燃烧时的时间来确定，试样经燃烧后，库仑滴定自动行，整个试验过程将由程序执行，待石英托盘和瓷舟返回原位，打印机打出结果，试验毕。当做平行样后，需要打印报表时，请重新输入样号，自动打印报表。

定硫仪试验毕后，关闭电解开关，放出电解液，并用蒸馏水清洗电解池，然后关闭净化装置。

定硫仪试验连续行，如中间间隔时间较长，在试验前需加烧个废样。

使用要求

1、开启电源:按下电源开关，通电后仪器行自检，自检通过后自动升温。

2、当炉温升到1100℃时，启动载气系统，检查气密性。方法如下:用止血夹夹住电 解池的气管和放液管，此时应看到气体量计浮子慢慢下降，如降到500ml/min 以下表示合格，否则应检查并解决问题后方可继续做实验。

3、接着打开放液管和止血夹，把电解液吸入电解池，电解液吸入电解池，电解液 般不过电片上端2厘米。调整搅拌速度(在搅拌子不失步的情况下，搅拌速度 快些较好)，实验过程中不允许改变搅拌速度，否则此次实验无效。调节 量计，使气为1000ml/min左右，在实验过程中应经常观察气量，如过低则 应调整。

4、当炉温升到1150℃时，即可开始做实验。在测正式样前做1-3个废样。如果 电解液长时间不用，颜色很深，用硫含量较的煤做废样，直到结果不为零 且电解液颜色变浅为止，做废样目的是使电解液达到仪器所要求的平衡状态。 批试样连续做，如中间间断长的时间(半小时以上)，为确保准确 度，在继续实验前加做个废样。

5、实验结束后，关闭载气系统，放出电解液，并用蒸馏水清洗电解池。

6、返回主菜单，有自动关机作用的仪器使用自动关机，其他型号的定硫仪则关闭电 源开关，下班前关闭总电源。

1、净化器:量计示应在 0.8~~1.2 之间。若气密性下降，重点应检查以下件:气泵、量计、玻璃管、橡胶管和气路连接。

(1). 量计:其、出气口由于和干燥管相连，可能被干燥管内的硅胶颗粒阻塞气路，而使气量不稳，或调不到规定量;其内如果入液体或入粉尘和潮气结合，将给小浮子成很大阻力，也成量不稳或无法调节;其本身的损坏如内气路密闭不严，针形阀也成量不可调或不稳。

(2) 玻璃管:其下两端应填充脱酯棉。分别遮蔽上下两个气孔，使其内容物不致吸入连接管道内，阻塞气路。其本身如有小裂纹，可用用胶密封，硅胶旦变色，要及时更换。

(3) 气泵:其原理是内由电磁作用带动两个皮碗作往复运动，产生空气动力。其发生故障般都是两个皮碗破裂所致。皮碗破裂，则抽力下降，表现为量计浮子直往下掉，量不稳，与 1 、 2 表现样。

(4) 橡胶管:容易老化，成系统漏气，量不稳。

以上故障的表现都样，每次试验都要行的检漏作都是针对它们的(当然另外也包括电解池)反映到做样结果上，都是使测定结果不稳定，忽忽低。

2、电解池:

(1) 电解池的上盖要旋紧，密封圈老化，各个出孔处 开胶，都是成漏气的原因。

(2) 电解池内四个片，两个小的组，为示电 两个大的组，为电解电。示电起感受电解液滴定情况并而控制电解电行滴定的作用。如果个电出毛病，都将成实验无法行。所以定要保证四个片表面的洁净，其封胶处不得开裂。

若示电片与其引线断开(如封胶开裂时)将成电解电持续电解，不能停止。电解液发红，屏幕飞快计数(即使不放煤样)，其表面粘污也是这样现象:若电解电片与其引线断开，将成做样时电解液越来越白，但屏幕始终不计数，即相当于电解开关关闭状态。其表面粘污则表现为电解迟顿，即液体很白时电解才突然开通，测定结果严重偏低且不稳定。

处理办法:对表面粘污的，可做清洁处理。对开胶导致断开的，可将残胶剔除，取下与片相连的塑料管，清洗其内壁，更换已腐蚀的引线分，重新焊接，封胶，不可将裂口封胶了事，因其内可能已积存电解液，引线已被腐蚀，与片不导通。

(3) 电解池的引出线插头及机器上插座，日久氧化，松动所成 的故障现象与片受污染或开路样，可将插头镀上薄层焊锡，除去其氧化层增加插头与插座的紧密性，也可将引线直接接焊至机内相应点。

3、搅拌器:其原理是利用旋转的磁场，带动电解池内的磁力搅拌棒旋转。若搅拌器磁场减弱或其电机转速减慢，则相应地成搅拌速度减慢。搅拌棒的磁力消退，是成搅拌失步现象的常见原因，可更换之或对其充磁。搅拌速度越快，越有利于 SO2 水合物的均匀滴定，搅拌速度过低也测定结果不理想的个原因，实验中搅拌器若停转，则即发生过电解现象。

4、燃烧炉:

(1) 热电偶的正确安装很重要，向下插到碰到硅碳管后回退2mm. 离的越远，则仪器显示值低于实际炉温迟迟升不到设定温度(实际炉温早已达到)或者升到设定℃后，控制度不好，在控温点上下几十甚至上百度的波动:如果热电偶碰在硅碳管上，则当升到温时，会有漏电由硅碳管窜入机内，使显示温度大幅度波动，直线下掉甚至出现负温度(要与热电偶接返成的温度下降出现负温度区分开)，严重的击坏仪器温度分电路。控温异常，炉温过(远于 1050 ℃)的现象是:向炉膛内看，已不是正常的红光，而是已经发白，往往成石英舟与异径管粘连，严重的有异径管烧弯，异径管与硅碳管粘连现象，如果送入煤样，退出时会发现煤灰已熔化在瓷舟上，无法刮掉，可视实际情况调整热电偶位置或调整设定温度。如果热电偶未接好或其内断路，则仪器显示 1 ，表示量程:如果热电偶短路，则仪器始终显示室温。

(2) 异径管是试样的密闭燃烧室，保证燃烧产生的 SO2 气体在气泵作用下入电解池。如其有裂纹或断裂，将会成含硫气体外逸，使测定结果严重偏低且不稳定，异径管处于温下，又隐蔽于炉体内，故断裂处较隐蔽，感觉异常时可松开炉口的紧固螺丝，将其抽出检查。

(3) 硅碳管调试时以 10 Ω为佳值。其阻值过大或过小，都将成大加热电变小，其自然老化后，阻值将会变大。表现为升温时间变长或升不到设定温度:此时炉模拟显示灯不能达到 9 或 10 灯亮位置。处理办法般以更换为好，判定时可量其阻值情况。