文章编号:1000-7571(2002)04-0059-02 高频红外吸收法测定铁矿石中总硫量 刘文玖3,谢全玑 (陕西省略阳钢铁厂中心试验室,陕西略阳 724300) 摘 要:建立了高频红外吸收碳硫分析仪测定铁矿石中总硫的分析方法。选择适当的分析条件,经最佳化取得了满意的测定结果。 关键词:红外吸收法;铁矿石;硫 中图分类号:O65912 文献标识码:B 收稿日期:2002-01-07 铁矿石中总硫测定的经典方法是重量法,此方法朔源性好,准确度高,但耗时繁琐,生产中已较少使用[1,2]。现在较普遍的方法是用燃烧滴定法,但精密度较差,装置也较复杂,有些熔点较高的样品(熔点在1300℃以上)测定结果偏低。关于红外碳硫吸收法测定铁矿石中总硫的文献不太多。本文采用高频炉燃烧,燃烧温度可达1700℃,红外吸收法直接测定铁矿石中总硫量,方法快速,准确,拓宽了高频红外碳硫分析仪的分析领域。 1 实验部分 111 仪器和试剂 HCS 2040G 型高频红外碳硫分析仪(上海德 凯仪器公司)。 L 2C ?S 瓷坩埚:<25mm ×25mm (经1200℃灼烧4h ,冷却后保存于干燥器中)。 助熔剂:纯钨粒(西北理化技术服务部);锡粒(南京第四分析仪器厂);纯铁(上海新标准物质研究所)。 铁矿石标样:KH86002(武汉大学);BH0102(攀枝花钢铁研究院);YSBC28742-9512#(山东省冶金科学研究院)。112 实验方法 将样品(破碎研磨后,过100目筛)。称量后,重量输入计算机,样品、助熔剂依顺序加入到瓷坩埚中,按仪器操作手册[3]进行测试,自动显示测试结果。 2 结果与讨论 211 仪器参数 按仪器预定的原始参数进行测试[3],硫释放曲线“双峰”现象出现频率大,且精密度不满意,相对标准偏差RSD >310%时有发生。经试验,改变仪器参数如下:预吹氧时间20s ,分析时间38s ,截止电平为7,系统压力0108MPa ,分析气流量410L/min ,吹氧流量210L/min ,硫释放曲线形状 好,精密度也较好(见表2),相对标准偏差RSD ≤310%。 212 助熔剂及其用量[4] 助熔剂的种类及用量直接影响分析结果,由于矿石样品在瓷坩埚中燃烧时容易飞溅,在这样的氛围中燃烧试样,SO 2很容易吸附,导致结果偏低。试验表明,加入012g 锡粒使样品的流动性和包裹性很好,有利于SO 2的释放[5,6];不加纯铁时,样品无法燃烧,加入012～015g 纯铁,矿样的导磁性提高,测定结果稳定,加入纯铁低于012g 试样燃烧不完全,高于015g ,高频炉板流太大,有损高频炉[3];钨粒加入112～210g 对测定结果均不影响。本文采用加入助熔剂的次序及用量为:012g 纯铁+样品+012g 锡粒+113g 钨粒。213 称样量 称样量的大小对测定结果影响较大,铁矿石中总硫的含量一般在0105%～1100%之间,要使仪器在测量区域内工作,必须控制称样量。矿石样品为粉末状,称样量大时造渣较多,粉尘也较大,SO 2吸附严重,分析经常拖尾,仪器不能自动结束分析,且易堵塞过滤网;样品量太少,受称量工具限制(本仪器联机电子天平为沈阳龙腾电子称量仪器公司生产的1/1000电子天平)误差较大。通过表1数据看出,称样量在011～013g 之 — 95—
红外吸收光谱法 一．填空题 1．一般将多原子分子的振动类型分为伸缩振动和变形振动,前者又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动,后者可分为面内剪式振动(δ)、面内摇摆振动(ρ) 和面外摇摆振动(ω)、面外扭曲振动(τ) 。 2．红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区: 远红外区，中红外区和近红外区,其中中红外区的应用最广。 3．红外光谱法主要研究振动中有偶极矩变化的化合物，因此，除了单原子和同核分子等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。 4．在红外光谱中,将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为红外活性,相反则 称为红外非活性的。一般来说,前者在红外光谱图上出现吸收峰。5．红外分光光度计的光源主要有能斯特灯和硅碳棒。 6．基团一OH、一NH；==CH的一CH的伸缩振动频率范围分别出现在3750—3000 cm-1, 3300—3000 cm-1, 3000—2700 cm-1。 7．基团一C≡C、一C≡N ；—C==O；一C＝N，一C＝C—的伸缩振动频率范围分别出现在2400—2100 cm-1, 1900—1650 cm-1, 1650—1500 cm-1。 8．4000—1300 cm-1 区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一
般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为官能团区；1300—600 cm-1 区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同,犹如人的指纹一样,故称为指纹区。 二、选择题 1．二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别（A） A. 3，2，4 B. 2，3，4 C. 3，4，2 D. 4，2，3 2．乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为（C） A. 2，3，3 B. 3，2，8 C. 3，2，7 D. 2，3，7 4．下列数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2COH的吸收带?（D） A. 3000—2700cm-1，1675—1500cm-1，1475—1300cm一1。 B. 3300—3010cm-1，1675—1500cm-1, 1475—1300cm-1。 C. 3300—3010cm-1, 1900—1650cm-l，1000——650cm-1。 D. 3000—2700cm-1, 1900—1650cm-1, 1475——1300cm-1。 1900—1650cm-1为C==O伸缩振动，3000—2700cm-1为饱和碳氢C—H伸缩振动（不饱和的其频率高于3000 cm-1），1475——1300cm-1为C—H 变形振动（如—CH3约在1380—1460cm-1）。 5．下图是只含碳、氢、氧的有机化合物的红外光谱，根据此图指出该化
高频燃烧法分析试题及答案（简答题） 1、写出高频红外碳硫分析仪的基本工作原理？ 答：基本工作原理：基于高频感应原理和助溶剂，保证充足的氧气供应，将样品进行充分的燃烧，结果将样品中含有的碳元素和硫元素转换成CO2和SO2，然后再借助CO2和SO2吸收特定波长的红外光能量的原理，将CO2和SO2的含量浓度信号转换成电压信号，最后借助于软件分析对得到的电压信号进行分析，得到CO2和SO2的含量，从而对得到碳元素和硫元素的含量。 2、红外吸收光谱的产生需要满足哪些条件？ 答：需要满足两个条件：一是辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量；二是辐射与物质之间有偶合作用。 3、在分子的红外光谱实验中，并非每一种振动都能产生一种红外吸收带，常常是实际吸收带比预期的要少得多，为什么？ 答：某些振动方式不产生偶极矩的变化，是非红外活性；由于分子的对称性，某些振动方式是简并的；某些振动频率十分接近，不能被仪器分辨；某些振动吸收能量太小，信号很弱，不能被仪器检出。 4、是否所有的的分子振动都会产生红外吸收光谱，为什么？ 答：并不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱，因为只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，即发生红外活性的振动的分子才会产生红外吸收光谱。 5、红外光谱法相对于紫外、可见吸收光谱有什么优点？ 答：紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物；通常红外光谱可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团，可分析气体、固体、液体样品，具有分析速度快，用量少，不破坏样品的特点。 6、影响基团频率位移的因素有哪些？ 答：外部因素：试样状态、测定条件的不同及溶剂的极性等。内部因素：①电效应：包括诱导效应、共轭效应和偶极场效应；②氢键；③振动的偶合；④费米共振；⑤立体障碍；⑥环的张力。 7、红外光谱定性分析的依据是什么？ 答：红外光谱定性分析大致可分为官能团定性和结构分析两个方面，官能团定性是根据化合物的红外光谱的特征基团频率来检定物质含有哪些基团，从而确定有关化合物的类别。结构分析则需要由化合物的红外光谱并结合其他实验资料来推断。 8、红外光谱法对试样有哪些要求？ 答：试样应该是单一组分的纯物质，纯度应大于98%或商业规格才便于与纯物质的标准光谱对照；试样中不含有游离水；试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图的大多数吸收峰的透射比处于10%～80%范围内。 9、使用高频碳硫分析仪的注意点有哪些？ 答：使用前要预热1.5～2h，使仪器达到稳定的工作电流电压，检查氧气气压是否满足要求；在正式分析样品前，要先分析机构样品使仪器的各个条件稳定后在分析样品；坩埚的预处理需要控制温度的高低和处理时间的长短；对测含低含量
高频感应炉燃烧后红外吸收法测定磷酸铁锂中碳含量的研究报告 广东邦普循环科技股份有限公司 2013.7
高频感应炉燃烧后红外吸收法测定磷酸铁锂中碳含量 谢英豪，黎俊茂，袁杰 摘要:试样中的碳经过富氧条件下的高温加热，氧化为二氧化碳气体。该气体经处理后进入相应的吸收池，对相应的红外辐射进行吸收，由探测器转化为信号，经计算机处理输出结果。结果表明：该方法测定磷酸铁锂中碳的精密度为小于1.0%，此方法准确、快速、灵敏度高，适用于实际样品的分析。 关键词:高频红外吸收法法；磷酸铁锂；测定；碳 前言： 现代仪器测定碳的方法主要有高频感应炉燃烧后红外吸收法[1]、X射线荧光光谱法[2-4]、离子色谱法[5]等。高频感应炉燃烧后红外吸收法因结果准确、精密度高、操作简便、分析速度快等优点被广泛应用于分析钢铁材料中的碳元素。本文在高频感应炉燃烧后红外吸收法[6]的基础上，研究了磷酸铁锂正极材料中碳含量的测定，实验结果良好，该方法能满足科研及产业化生产的需要。 1 实验部分 1.1 主要试剂 1.1.1 氧气：纯度不低于99.5 %。 1.1.2 干燥剂：无水高氯酸镁，粒度0.7 mm～1.2 mm。 1.1.3 净化剂：烧碱石棉，粒度0.7 mm～1.2 mm。 1.1.4 纯铁：纯度大于99.8 %，碳含量小于0.002 %。 1.1.5 钨粒：碳含量小于0.002 %。 1.1.6 瓷坩埚：瓷坩埚大小应精确，能够用于在高频感应炉中燃烧；用前将瓷坩埚置于马弗炉中，于1200 ℃灼烧不少于2 h，取出稍冷后储存在干燥器中。 1.2 仪器 除非另有说明，分析中仅使用普通实验室设备。 高频感应燃烧炉和红外吸收定碳仪可以从厂家购买。仪器的操作按照制造厂商的说明书。根据制造厂技术规范，需要一个调压器来控制进炉氧气的压力（通常为28 kN/m2）。市售商品仪器的特性参见GB/T 21631.1—2008中的附录B。 1.3 分析步骤 1.3.1试料 试样用前应置于110℃的烘箱中干燥1 h，取出后储存在干燥器中。称取0.200 0 g试样，精确至0.000 1 g。（粒度应不大于0.10 mm） 1.3.2 分析前准备
高频燃烧法分析试题及答案（选择题） 1、红外吸收光谱的产生是由于（C） （A）分子外层电子、振动、转动能级的跃迁 （B）原子外层电子、振动、转动能级的跃迁 （C）分子振动-转动能级的跃迁 （D）分子外层电子的能级跃迁 2、光子能量E与波长λ、频率ν和速度C及h（普朗克常数）之间的关系为（C）。（A）E=h/ν （B）E=h/ν=hλ/c （C）E=h.ν=hc/λ （D）E=cλ/h 3、按红外线波长，将红外吸收光谱分成几个区域？（B） （A）二 （B）三 （C）四 （D）五 4、下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是（C） （A）凡极性分子的各种振动都是红外活性的，非极性分子的各种振动都不是红外活性的； （B）极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的； （C）分子的偶极矩在振动时周期地变化，即为红外活性振动； （D）分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化，必为红外活性振动，反之则不是。 5、用于红外吸收光谱法测定有机物结构时，试样应该是（B） （A）单质 （B）纯物质 （C）混合物 （D）任何试样 6、以下四种气体不吸收红外光的是（D） （A）水蒸汽 （B）二氧化碳 （C）二氧化硫 （D）氮气 7、红外光谱法中，试样状态可以是（D） （A）气态 （B）固态 （C）固态和液态 （D）气态、固态和液态都可以 8、色散型红外分光光度计检测器多用（C） （A）电子倍增器 （B）光电倍增管
（C）高真空热电偶 （D）无线电线圈 9、一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为（C） （A）玻璃 （B）石英 （C）卤化物晶体 （D）有机玻璃 10、振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越，谱带强度也就越。（A）（A）小；弱 （B）小；强 （C）大；弱 （D）大；强 11、红外光谱是（A） （A）振动光谱 （B）原子光谱 （C）吸收光谱 （D）电子光谱 12、红外光谱是（D） （A）电子光谱 （B）原子光谱 （C）吸收光谱 （D）分子光谱 13、当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（A） （A）吸收光子的能量越大 （B）吸收光子的波长越长 （C）吸收光子的数目越多 （D）吸收光子的波数越小 14、当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（D） （A）吸收光子的波数越小 （B）吸收光子的波长越长 （C）吸收光子的数目越多 （D）吸收光子的波数越大 15、当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（D） （A）吸收光子的波数越小 （B）吸收光子的波长越长 （C）吸收光子的数目越多 （D）吸收光子的频率越大 16、分子不具有红外活性的，必须是（C） （A）分子的偶极矩为零 （B）双原子分子 （C）分子振动时没有偶极矩变化 （D）非极性分子 17、在共轭效应中使双键性质不会改变下列哪一种形式？（B） （A）使双键电子密度下降
高频燃烧法分析试题及答案（判断题） 1、用红外吸收光谱法测定有机物结构时，试样可以是混合物。（×） 2、用红外吸收光谱法测定有机物结构时，试样应该是纯净物。（√） 3、红外吸收光谱的产生是由于分子外层电子的能级跃迁。（×） 4、红外吸收光谱的产生是由于分子振动-转动能级的跃迁。（√） 5、色散型红外光谱仪色散元件的材料为玻璃材质。（×） 6、色散型红外光谱仪色散元件的材料为卤化物晶体材质。（√） 7、色散型红外分光光度计检测器多用高真空热电偶。（√） 8、色散型红外分光光度计检测器多用光电倍增管。（×） 9、按红外线波长，将红外吸收光谱分成三个区域。（√） 10、按红外线波长，将红外吸收光谱分成四个区域。（×） 11、分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化，必为红外活性振动，反之则不是。（×） 12、凡极性分子的各种振动都是红外活性的，非极性分子的各种振动都不是红外活性的。（×） 13、极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的。（×） 14、分子的偶极矩在振动时周期地变化，即为红外活性振动。（√） 15、红外光谱法中，试样状态可以是固态、液态、气态。（√） 16、红外吸收光谱又称为分子振动转动光谱。（√） 17、红外吸收光谱又称为原子振动转动光谱。（×） 18、红外吸收光谱又称为分子振动光谱。（×） 19、红外光谱法中，试样状态不可以是气态。（×） 20、红外光区的光谱除用波长表征外，更常用波数表征，它们之间成倒数关系。（√） 21、红外光区的光谱除用波长表征外，更常用波数表征，它们之间成正数关系。（×） 22、高频红外碳硫分析使用的助溶剂只要有钨粒就可以。（×） 23、高频红外碳硫分析使用的助溶剂只要有纯铁就可以。（×） 24、氢气不吸收红外光。（√） 25、所有的分子振动都会产生红外吸收光谱。（×） 26、只有红外活性振动才能引起可观测的红外吸收光谱带。（√） 27、除了单原子和同核分子之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。（√） 28、振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。（√） 29、红外光谱法可用于定量和定性分析，碳硫分析仪就是对试样中的碳或硫进行定量分析。（√） 30、坩埚是否预处理对碳硫的测定无影响。（×） 1、高频红外碳硫仪干燥剂装置的作用是：吸收氧气中的水分，避开了水分子在SO2吸收峰上的干扰，同时阻止了SO2与水作用生成H2SO3的化学反应，提高了硫的测量精度。（√）
宝钢集团上海五钢有限公司宝钢特钢检测中心 上海市黑色金属质量监督检验站 作业指导书 主题： 高频燃烧-红外线吸收 法测碳（820） 第3版 文件编号： HHJW01-2005 编制:卞晨洁 审核: 王玉娟 批准: 孙时秋 实施日期:2005年02月01日 高频燃烧-红外线吸收法测碳（820） 1. 方法依据 ASTM E 1019-2000《钢铁、镍、钴合金中碳、硫、氧、氮测定的标准实验方法》 2. 适用范围 2.1 本作业指导书适用于生铁、碳钢及铁基钢中总碳量的测定。 2.2 作业指导书中碳的测定范围是0.0002～6.0％。 2.3 本作业指导书适用于屑状样品或板状剪切样品。 3. 方法原理 测定原理是采用样品在氧气流中燃烧合红外线吸收法。样品在充有氧气流的高频感应炉内在助熔剂的助熔下加热获得高温燃烧并氧化，碳转化为二氧化碳和一氧化碳。将气流调整为恒定流速后导入红外线检测器后测出二氧化碳和一氧化碳的浓度，经计算机计算出碳的含量。 4. 安全须知 4.1. 高压气体钢瓶使用注意事项： 高压气瓶一般应放臵在钢瓶室内，且确认钢瓶标识清楚，阀门无缺陷无泄漏。氧气在使用过程中压力不得低于1.96Mpa （20kg/cm 2），更换气瓶时要关紧所有阀门，然后卸开钢瓶与减压阀的连接。新钢瓶的连接要注意出气口的清洁并仔细检查密封圈的完整。开启阀门时应缓慢地进行，避免局部气流增大而造成危险，调节减压阀压力确认管道压力在0.30-0.35Mpa 之间，钢瓶压力在使用许可范围之内（1.96～13.8MPa ），再一次确认无泄漏存在。 4.2. 分析燃烧的陶瓷坩埚中点燃熔融物而产生大量的热量。对于使用的坩埚在所有场合应使用坩埚钳和适当的容器。氧气瓶臵于专门的钢瓶室中。在有限的空间中高浓度的氧气能引发火灾，必须把燃烧后的氧气通过废气管排至室外。 5. 样品的制备： 5.1根据HHJW078-2005—《试样的采集和制备》进行样品制取。 5.2所有分析样品必须是均匀、致密、无污染。