CN103389332B - 总硫含量微库仑法测定用电解池 - Google Patents

总硫含量微库仑法测定用电解池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种总硫含量微库仑法测定用电解池，包括中心室，所述中心室内设置有测量电极和电解电极，此外还具有参考室和阴极室，所述中心室的底部附近通过连通通道分别与参考室和阴极室连接，并且所述参考室设置有参考电极，所述参考电极的内部充满饱和的碘水，具有从参考电极顶部延伸至饱和的碘水中的铂丝，且其底部设置有多孔的陶瓷芯。本发明所述的电解池可以用于各种石油产品或各种有机液体化工产品中总硫含量的微库仑法测定；具有分析速度快、基线稳定、无负峰及基线下漂、检测重复性好、检测结果准确度高、检测下限及检测限低的优点。

Description

总硫含量微库仑法测定用电解池
技术领域
本发明属于分析仪器的技术领域，涉及一种总硫含量微库仑法测定用新型电解池，尤其适用于石油产品中总硫含量的测定，也可用于其它有机化工产品中微量硫的微库仑法测定。
背景技术
石油产品例如汽油、柴油在国民经济以及人们的日常生活中发挥了巨大的和难以替代的作用。硫是石油产品中最主要的有害成分，主要以单质硫、硫化物、硫酸盐等形式存在于石油产品中，石油产品中所含的硫燃烧后会生成有害的SO2、SO3气体以及飞灰等随尾气等排入大气中，是造成PM2.5污染以及酸雨的主要元凶之一。因此，石油产品中的全硫含量分析是评价石油产品品质的重要指标之一。
氧化微库伦法总硫含量测定技术(ASTMD3120、GB/T6324.4)是测量石油产品中总硫含量的一项较为成熟的实验分析技术。而微库仑法测总硫的核心部件就是电解池，是微库仑硫分析仪的核心部件。目前应用广泛的微库仑测硫用电解池是由美国道尔曼(Dehrmann)公司设计于上世纪八十年代设计的，至今无人进行改进。如附图1所示，所述微库仑测硫用电解池采用双毛细孔设计，其参考电极4先通过参考室1与参考臂2之间的毛细孔连接，然后再通过参考臂2与中心室3之间的毛细孔连接；其参考电极4则是直接将一根铂丝插在装满细小碘粒的参考室1内。所述双毛细孔设计的电解池在烧制时对工艺的要求非常高，毛细孔的烧制一致性很难控制，毛细孔过大则容易漏碘，使参考室1内的碘粒通过毛细孔渗出到参考臂2内，然后再通过参考臂2与中心室3之间的毛细孔渗进中心室3，从而引起微库仑硫含量分析仪的基线下漂，导致测试无法进行；毛细孔过小则又容易导致参考电极4和中心室3内的离子交换过慢，从而引起微库仑硫含量分析仪的峰形拖尾，影响检测结果的准确度；另外，由于电解池中心室3的体积太小，每次只能采用10ml左右的电解液来进行硫含量测定，一般最多进行4小时左右的检测，就需要重新冲洗电解池，且将电解池内的电解液进行更换，而这会显著增加操作的繁琐性，影响分析工作者的工作效率；而且其结构复杂，烧制难度高，从而使得成本高昂，无法显著降低生产成本。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种全新结构设计的电解池，采用如下技术方案：
本发明所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，包括中心室，所述中心室内设置有测量电极和电解电极，其特征在于包括：还具有参考室和阴极室，并且所述中心室的底部附近通过连通通道分别与参考室和阴极室连接。
其中，所述参考室设置有参考电极，所述参考电极的内部充满饱和的碘水，具有从参考电极顶部延伸至饱和的碘水中的铂丝，且其底部设置有多孔的陶瓷芯。
其中，所述参考电极具有手持部，与手持部连接的锥形接触部，以及从锥形接触部向下延伸的细长管。
其中，所述阴极室设置有电解阴极，所示电解阴极具有从其顶端延伸至底端的铂丝，且所述铂丝具有螺旋弯曲结构。
其中，所述中心室上端具有密封顶盖，所述顶盖上具有样品引入口和排气孔。
其中，所述中心室下部为平底锥形结构，上部为圆柱结构。
其中，所述中心室、参考室和阴极室为一体成型，并且所述中心室的中部附近设置有分别与参考室和阴极室连接的连接梁。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的电解池中所述的参考电极采用陶瓷芯代替双毛细孔结构，能够有效保证渗透速度的一致性，从而可以有效避免了由于双毛细孔的孔径偏差而造成的基线下漂或测定结果不准的问题，还可以解决电解池加工过程中毛细孔直径难以控制的问题。
(2)所述的参考电极采用饱和碘水代替了细小碘粒，并设计了陶瓷芯结构，使得此参考电极具有极好的电位稳定性，并使得参考室到达中心室的碘的量显著减少，从而有效避免了硫含量分析过程中基线下漂和出现负峰的问题，延长了电解池的工作时间。
(3)本发明的电解池中，中心室底部采用平底锥形设计，相比于直筒式设计，使得电解液在其中的液面高度增加，有利于气态样品被电解液充分吸收反应，提高了测定的灵敏度；中心室内可以盛放高达100ml的总硫测定用电解液，从而很好地保证了一周以上不需更换电解液。
附图说明
图1为现有技术中总硫含量微库仑法测定用电解池结构示意图。
图2为实施例1所述总硫含量微库仑法测定用电解池结构示意图。
图3为实施例1所述电解池中的参考电极结构示意图。
图4为实施例1所述电解池对3号溶剂油的总硫含量测定结果。
具体实施方式
以下将结合实施例以及附图对本发明所述的电解池结构做进一步的阐述。
实施例1
如附图2所示，本实施例所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，包括一体成型的中心室10，参考室20和阴极室30；所述中心室10下部为平底锥形结构，上部为圆柱结构，所述中心室的底部附近通过Ф2.0mm的连通通道11分别与参考室20和阴极室30连接所述中心室10所述中心室10的中部附近设置有分别与参考室20和阴极室30连接的连接梁12，从而使得所述参考室20和阴极室30悬空设置；而且，所述中心室10上端具有密封顶盖13，所述顶盖13上具有样品引入口14和排气孔15。其中，所述中心室10内设置有测量电极60和电解电极70；所述阴极室30设置有电解阴极50，所示电解阴极50具有从其顶端延伸至底端的铂丝，且所述铂丝具有螺旋弯曲结构。如附图3所示，所述参考室设置有参考电极40，所述参考电极40具有手持部41，与手持部41连接的锥形接触部42，以及从锥形接触部42向下延伸的细长管43，所述锥形接触部42外表面具有磨砂面，可以保证参考电极40与参考室30密封接触；所述参考电极40的内部充满饱和的碘水45，具有从参考电极40顶部延伸至饱和的碘水中的Ф为0.4mm的铂丝46，且其底部设置有多孔的直径Ф为2.0mm的陶瓷芯44。
在本发明中由于采用陶瓷芯代替双毛细孔，有效保证了渗透速度的一致性，有效避免了由于双毛细孔的过大或过小而造成的基线下漂或测定结果不准确的问题，同时解决了电解池加工过程中的毛细孔大小难以控制的问题。由于采用了饱和碘水代替了细小碘粒，并有了陶瓷芯的设计，使得此参考电极具有极好的电位稳定性，并使得通过参考室到达中心室的碘的量大大减少，从而有效避免了硫含量分析过程中基线下漂和出现负峰的问题，延长了电解池的工作时间。
本发明所述电解池的中心室采用大体积设计，中心室底部采用平底锥形设计，相比于直筒式设计，使得电解液在其中的液面高度增加，有利于气态样品被电解液充分吸收反应，提高了测定的灵敏度；中心室内可以盛放高达100ml的总硫测定用电解液，从而很好地保证了一周以上不需更换电解液，同时，电解池中心室的大体积设计也保证了样品的大体积进样量，从而大大提高了低含量硫的检测灵敏度，使得硫检测下限可低达0.15mg/L，检测限可低达0.02mg/L。
以石油产品中的总硫含量测定的过程为例，简述利用本发明所述电解池的测量方法：将样品通过自动进样器被注入温度高达900℃的石英裂解管内，在通有载气(氩气或氮气)和助燃气(氧气)的情况下，充分燃烧，样品中的硫元素与氧气反应被转化为二氧化硫(SO2)，并被载气通过样品引入孔带入电解池，与电解池内的电解液成分I3-离子发生反应，致使电解液中I3-离子浓度降低，从而使得测量电极的电极电位发生了变化，其结果造成测量电极和参考电极之间的电位差ΔE发生了改变，此时放大器有了信号输入，随之由放大器供给电解阳极和电极阴极组成的电解电极对一个放大的电压，并有一相对应于ΔE量的电流(I)流过电解电极对，电解阳极则电解产生相应的I3-离子，以补充被反应消耗掉的离子。这一过程将连续进行，直至产生足够的I3-离子，使电解池内电解液中的I3-离子的浓度恢复到初始状态。通过数据处理软件计算补充被消耗的I3-离子所需的电量，根据法拉第电解定律，即可求出样品中的硫含量。采用本发明新型电解池对市面上所销售3号溶剂油中的总硫含量进行了测定，测定结果如图4所示。此外，本发明还可以用于其它有机液体化工产品中总硫含量的微库仑法测定。
采用本发明所述的电解池具有分析速度快、基线稳定、无负峰及基线下漂、检测重复性好、检测结果准确度高、检测下限及检测限低的优点。
虽然本发明已经通过实施例对本发明的技术方案进行了详细阐述，但本领域的普通技术人员应当理解可以在不脱离本发明公开的范围以内，可以采用等同替换或等效变换形式来实施本发明。因此，本发明的保护范围并不限于具体实施方式部分的具体实施例，只要没有脱离发明实质的实施方式，均应理解为落在了本发明要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种总硫含量微库仑法测定用电解池，包括中心室，所述中心室内设置有测量电极和电解电极，其特征在于包括：还具有参考室和阴极室，并且所述中心室的底部附近通过连通通道分别与参考室和阴极室连接；所述参考室设置有参考电极，所述参考电极的内部充满饱和的碘水，具有从参考电极顶部延伸至饱和的碘水中的铂丝，且其底部设置有多孔的陶瓷芯；所述参考电极具有手持部，与手持部连接的锥形接触部，以及从锥形接触部向下延伸的细长管；所述阴极室设置有电解阴极，所述电解阴极具有从其顶端延伸至底端的铂丝，且所述铂丝具有螺旋弯曲结构。
2.根据权利要求1所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，其特征在于：所述中心室上端具有密封顶盖，所述顶盖上具有样品引入口和排气孔。
3.根据权利要求2所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，其特征在于：所述中心室下部为平底锥形结构，上部为圆柱结构。
4.根据权利要求1所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，其特征在于：所述中心室、参考室和阴极室为一体成型，并且所述中心室的中部附近设置有分别与参考室和阴极室连接的连接梁。
5.根据权利要求2所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，其特征在于：所述样品引入口的直径为3.5mm，所述排气孔的直径为2.0mm。
6.根据权利要求2所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，其特征在于：所述连通通道的直径为2.0mm。
7.根据权利要求2所述的总硫含量微库仑法测定用电解池，其特征在于：所述中心室内能够盛放高达100mL的电解液。
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