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用熔盐法校准热丝型裂解器探头温度

编辑:北京捷思达仪分析仪器研发中心时间:2021-04-26

用熔盐法校准热丝型裂解器探头温度

提要  阐述了热丝型裂解器在使用过程中及探头温度校准方面所遇到的一些问题,提出了用熔盐法测定及校准热丝型裂解器进样器探头温度的方法.

关键词  热丝型裂解器,熔盐,熔点.

分类号  O658

1前言

  热丝型裂解器具有升温速度快且温度可连续设定\操作灵活方便\稳定性好的优点,但由于热丝质量小,响应快,加上环境因素的影响,因此测量热丝元件的温度变得异常困难.因此随着热丝工作时间的延长,热丝本身也会出现老化而影响温度的准确性.此外,在需要更换热丝元件时,由于元件本身纯度及物理形状的微小差别,造成每一根热丝元件的电阻不一致,附加到桥路上,一般将产生数十度的温度误差,势必影响到仪器系统的重复性.作为热丝型裂解器国外主要生产厂家的美国CDS公司,采用一种专用设备,通过测量热丝加热后发出的近红外和可见光确定热丝温度,并以此作为校准热丝元件温度的标准.图一为热丝型裂解器解剖示意图.

作为国内的大多数使用者,目前尚不能利用上述昂贵设备实现校温,于是有的用户采用热电偶校温或通过测量热丝两端电压等方法校温,但误差较大且极易损坏热丝.

中国科学院化学所金熹高先生曾经提出利用在热分析中常用的熔盐法来校准热丝元件的温度,由于某些纯净的合成盐熔点是相对固定的,不同的合成盐具有不同的熔点,为此我们今后对热丝元件的温度校准提供了一个非常可行的手段和依据.

2 实验和仪器

2.1 熔盐的选择

熔盐应选择熔点为300℃-1000℃(绝大多数高聚物的裂解温度在这一温度区间内)的无机化合物,较好选用无色\无毒\无刺激性气味\加热不分解\化学稳定性好的高纯度粉状化合物.下面列处几种合成无机盐的熔点:硅酸盐976℃\偏钒酸钠630℃\硝酸锶570℃\钼酸钾919℃\硫酸锰700℃\碘化钙740℃\偏磷酸钙975℃\硝酸铯414℃\二氯化铁677℃\氯化钠800℃\碳酸钠852℃\氯化钙774℃.

2.2 仪器设备

采用我中心研制的LJ-01型裂解器(参见<色谱>1998年1-4期广告).

2.3试验方法

(1) 取微量测试样品(本试验首先采用纯净的氯化钠)装入石英玻璃管内,再轻轻地将石英玻璃管水平放入裂解探头中,将探头缓慢插入裂解池体内.

(2) 设定裂解器池体温度为250℃,热丝温度为800℃,加热时间20s.加热速率为(OFF档).按动RUN钮,待加热结束后,取出石英管.观察石英管内氯化钠样品.如果样品已呈现熔融状,即表示设定温度达到或者超过本样品的熔点;反之,如果样品仍呈微粒状,则表示设定温度未达到样品的熔点.调整电路匹配参数,使设定温度达到样品的熔点,记录此温度下所对应的探头电压值.

取几种不同的样品,按以上步骤重复试验5-10次.图2为热丝型裂解器测量温度曲线图.实验证明,本法所得单一温度分辨率平均在±10℃以内.

3 结果与讨论

用熔盐法校准裂解器的热丝温度具有简便\快速\准确性好的优点.除了一块电压表外,不需要其他任何专用设备,使用者通过仪器自身即可实现校温.因此能保证前后实验的重复性.此外,由于样品石英管内的温度与设置温度基本对应,使实验本身更接近于实际.北京橡胶研究院曾用LJ-01裂解器与日本居里点裂解器进行同温度下裂解样品实验,结果表明,对于大多数样品而言,这两种裂解器的控制温度基本一致.

当然,以熔盐法作为校准热丝温度的标准还需要注重几个方面,比如(1)盐类的选择:应选择纯度高\不含水的样品,其本身呈微粒状,以避免样品的结晶热对实验结果的影响;(2)石英尺寸的选择:石英管的外径\壁厚会对实验结果产生影响,故应尽量选用相同规格的样品石英管.此外,究竟哪些盐的特性效果好,选用多少种盐能恰当地反映实际的温升曲线,这些还必须作进一步的工作.