TWK-2000型微库仑综合滴定仪说明书.doc

TWK-2000型微库仑综合滴定仪使用说明书 泰州市升拓精密仪器有限公司公 司 概 况泰州市升拓精密仪器有限公司位于国家级江苏姜堰市高新技术创业中心内，集研发制造销售服务为一体。公司拥有雄厚的技术力量、精良的检测手段、先进的生产工艺、完善的质保体系，专业研究和制造石油成份分析仪器，环保水质分析仪器，小型化工模拟装置。产品广泛应用在石油化工、环保监测、医药卫生、高等院校等行业的生产、教学和科研中，主要性能指标居国内领先地位，产品遍及全国并远销国际市场。公司通过 ISO9001 ：2000 标准质量体系认证，是泰州市高新技术企业，中国石化资源市场成员单位,百家环保高新技术企业，其产品多次获得国家环保总局、石油化工部及省、市科技成果奖和科技进步奖，硫氮元素分析仪、总有机碳总氮联测仪等部分专利产品填补国内空白。公司致力于和国内重点科研院所的真诚合作，实现科研成果的科技产业化，全力开发拥有自主知识产权的高新产品，提高了公司的核心竞争力。用户至上的服务理念，追求卓越的企业灵魂，“升拓仪器”已成为中国分析仪器的知名品牌。“升拓公司”将以提供满意产品和增值服务为宗旨，以注重客户市场为导向，以持续开拓创新为目标，不断开发最新、最优产品。“质量提升品牌，科技开拓未来”， 藉以诚信、专业和热忱，共创中国分析仪器的美好未来!一、 使 用 范 围TWK-2000型微库仑综合滴定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优产品，具有性能可靠、操作简易、稳定性好、便于安装等特点，广泛应用于石油、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。TWK-2000 型微库仑综合滴定仪以WindowsXP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可显示和查看，并根据需要可将参数、结果进行保存和打印，以便调用、存档。二、工 作 原 理TWK-2000型微库仑综合滴定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 A 参考电极 阴极C1 C2 裂解炉 流量 O2(H2 ) 控制 N2(H2) 放大器 外偏压 测量电极 阳极 裂解管 单片机 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。三、技 术 指 标发 生 电 流：最大：2mA放大器输出电压：最大：30V给定偏压范 围：0500mv,连续可调分析范围： 硫： 0.2mg/L 10000mg/L 氯： 0.5mg/L 10000mg/L控温范围及精度：室温 1000 , 1%5重复性误差： 试样浓度10mg/L时，重复性误差不大于5%四、组 成 及 附 件 仪器由计算机、微库仑滴定仪主机、温度流量控制器、搅拌器、进样器等组成。1、 主机仪器主机是信号放大和数据处理的关键部件。其前面板有电源开关，后面板有串行口温控口电极插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三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，如图8 所示，通过针形阀调节其流量大小，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100200 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，不可作为气体流量的开关，以防止损坏。实验完毕后，必须将气体总阀关闭。3 搅拌器：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。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 搅拌器示意图4 进样器： 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。 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。 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3060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。 样品 引入固体进样管 入口 管 连接螺母进样舟 推进器 热吸收器 橡胶隔板 滑动器图3 固体进样器示意图仪器主要附件说明：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、氮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 、NH3和不发生反应的CO2、H2O、CH4等化合物。 图4 为测定轻油中硫、氯的裂解管 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 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。接滴定池 接固体进样管 P 燃烧室 氧气接入口 图5 测定重油中硫、氯的裂解管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6 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和还原法测定氮等。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。 池盖 辅助电极 (阴 极) 参考电极 发生电极 (阳 极) 测量电极搅 拌 子 池 体 图6 氧化法定硫滴定池 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：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。 氯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Ag+浓度.样品经裂解后，有机氯转化为氯离子，再由载气带入滴定池同银离子反应：Ag+Cl- AgCl滴定池中银离子浓度降低，指示电极对即指示出这一信号的变化，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Cl-所消耗的Ag+，直至恢复原来的Ag+离子浓度,测出电生Ag+时所消耗的电量，据法拉第电解定律就可求得样品中总氯的含量。五、安 装 与 调 试1仪器安装的环境条件 工作电源：交流220V20V，频率50Hz0.5Hz。 环境温度：0 40，相对湿度：85%仪器主机不要同大功率高频设备接在同一电源上。 仪器安装要避免强腐蚀性气体的地方。 仪器安装要避免强电场或强磁场干扰的地方。 仪器安装要避免温度急剧变化或阳光直射的地方。2仪器安装的正面示意图 计算机 显示器 搅拌器 温度流量控制器 打印机 主机 进样器 图7 仪器正面示意图按图7所示，将打印机、计算机等仪器各组成部分依次整齐排放在干净的工作台上。仪器使用交流220V20V，频率50Hz0.5Hz的电源。其裂解炉升温时工作电流15A以上，额定功率3 kW以上。而且必需与仪器其它部分的工作电源分相使用。3仪器后面板示意图按图8所示，将电源线、电极线、计算机串行口连接线及控温连接线对应接好，接通电源。仪器机壳要接大地，接地电阻小于5。图8整机后面板示意图4硫滴定池的安装 滴定池的洗涤用新鲜的洗液浸泡整个滴定池510 min ，然后分别用自来水，去离子水洗涤吹干，将侧臂活塞涂以少许真空硅脂，并用橡皮筋固定。 安装参考电极A. 把少量碘放在一个小玛瑙体内，并倒入少量电解液覆盖以防止碘的挥发，然后小心研磨到大约2040筛目。B关闭两侧活塞，让池内参考电极室阴极室充满电解液，保证侧臂无气泡。C. 用小勺将碘粒放入参考电极室，不要太紧或太满，否则参考电极很难插进。D. 在参考电极的磨口上涂以少量真空硅脂，将参考电极小心插入碘粒中，使电解液溢出参考室并除去气泡。注意电极的铂丝必需全部埋在碘粒中，无裸露，最后用橡皮筋固定好。E. 打开参考侧臂活塞，用新鲜电解液冲洗池中心室和侧臂，然后关闭侧臂活塞。按此方法冲洗阴极臂。F. 倾斜池体，小心地顺着池壁放入搅拌子。G. 仔细放上池盖电极，调整其位置，使测量电极和电解阳极与气体毛细管入口方向平行。并保证电解液液面在铂电极以上5 mm。 滴定池的维护A. 滴定池应在避光阴凉处保存。B. 池中应始终保持有电解液，并使池盖电极浸没在电解液液面之下。C. 参考电极室应无气泡。D. 在分析结束后，应用电解液冲洗池体及电极。 5氯滴定池的安装 滴定池的洗涤（同上） 参考臂装醋酸银A. 将电解池内充满70醋酸的电解液，排除两侧臂气泡。B. 用小勺慢慢地在侧臂放入醋酸银，所用的醋酸银应为白色或浅灰色，深灰色的醋酸银则不能使用。C其它步骤同上。 滴定池的维护(同上) 六、操 作 方 法依次打开微库仑滴定仪主机、计算机、温度流量控制器、搅拌器、进样器的电源。把准备好的滴定池置于搅拌器内平台上，调节搅拌器的高度，使滴定池毛细管入口对准石英管出口，并用铜夹子夹紧，调整电解池位置，使搅拌子转动平稳。将库仑放大器的电极连接线按标记分别接到滴定池的参考、测量、阳极、阴极的接线柱上，并拧紧以保证接触良好。将洁净的石英裂解管用硅橡胶堵紧其进样口，并放入裂解炉，用聚四氟乙烯管（4）将石英裂解管的各路进气支管与温度流量控制器的对应输出口相连接。七、化 学 试 剂 及 溶 液 的 配 制所用试剂无特殊说明均为分析纯以上。所用水均为去离子水或二次蒸馏水，阻抗大于1M。测定硫、氯、氮样品所需化学试剂见表 1。表1分析元素所需试剂硫碘化钾（KI）迭氮化钠（NaN3）化学纯冰醋酸（HAC）优级纯碘(I2)氯醋酸银（CH3COOAg）化学纯氯化钠(NaCl) 优级纯氰化银（AgCN）氰化钾(KCN)碳酸钾（K2CO3）化学纯硫酸亚铁(FeSO47H2O)电解液的配制1）硫电解液的配制将0.5g的碘化钾、0.6g的迭氮化钠，5mL的冰醋酸溶于1000mL的棕色瓶中，避光阴凉处保存。（电解液中加迭氮化钠是为了除去样品中CLN对测S的干扰）2）氯电解液的配制将700mL的冰醋酸与300mL的二次蒸馏水混合，贮于密闭玻璃瓶中。八、常 见 故 障 本产品采用微机实时控制，专业性强，因此，在发生故障的情况下，非专业人员请勿随意修理。以下列出常见故障及排除方法供用户参考见表2，以下检修均需切断电源。表2现 象原 因 分 析排 除 方 法搅拌子不转动1. 电源未接通或保险丝坏检查电源及更换保险丝2磁钢与电机轴之间松动锁紧螺钉裂解炉不升温1电源未接通或保险丝坏检查电源及更换保险丝2电炉丝烧断更换3固态继电器开路更换裂解炉升温不止1热电偶短路更换或两极分开2固态继电器短路更换 基线不稳1仪器机壳接地不良重新接好2裂解炉与放大器没有分相分相3滴定池参考臂有气泡排除气泡4滴定池污染清洗滴定池5气路不干净或载气不纯清洗气路或更换载气电解池达不到预定的偏压1水质不好，非去离子水用去离子水2电解液被污染重配新鲜电解液3化学试剂纯度达不到要求用符合要求的试剂拖尾峰拖尾峰1偏压太低升偏压或重冲滴定池2增益太低提高增益3N2、O2比例不合适重新调节4滴定池、石英管被污染清洗滴定池或反烧石英管5进样速度太慢提高速度超调峰（大于正常峰的1/3）1N2流量太大减小流量2偏压或增益太高降低3进样速度太快减慢双 峰1未接加热带连接2稳定端温度低提高3搅拌速度不均匀调整速度负 峰1样品含量太低小于0.2ppm2有干扰物质去除转化率偏 低1偏压不合适重新调整