Nguyên tắc cốt lõi của máy phân tích lưu huỳnh cacbon dựa trên sự tương tác của vật chất và năng lượng, chủ yếu được chia thành hai loại chính, nguyên tắc hóa học và nguyên tắc vật lý, đường dẫn kỹ thuật cụ thể như sau:

1. Nguyên tắc hóa học

Phương pháp dung tích khí: bằng cách hấp thụ carbon dioxide (CO ₂) bằng chất lỏng, đo lường sự thay đổi thể tích chất lỏng để suy ra hàm lượng carbon.

Phương pháp iốt: Hàm lượng lưu huỳnh được tính bằng cách chuẩn độ lượng iốt tiêu thụ bằng cách sử dụng phản ứng oxy hóa khử của lưu huỳnh điôxit (SO₂) với dung dịch iốt.

Phương pháp chuẩn độ không nước: Xác định nguyên tố cacbon-lưu huỳnh bằng chuẩn độ axit-kiềm trong dung môi không nước, thích hợp cho phân tích vật liệu cụ thể.

Độ dẫn: Dựa trên sự thay đổi điện trở suất khi khí hỗn hợp đi qua bể dẫn, gián tiếp xác định hàm lượng carbon-lưu huỳnh.

2. Nguyên tắc vật lý

Phương pháp hấp thụ hồng ngoại:

Cơ chế cốt lõi: Các phân tử CO₂ và SO₂ có đỉnh hấp thụ chọn lọc trong dải ánh sáng hồng ngoại. Khi một bước sóng cụ thể của ánh sáng hồng ngoại đi qua một mẫu khí, năng lượng hấp thụ của phân tử dẫn đến sự suy giảm cường độ ánh sáng và máy dò chuyển đổi sự thay đổi cường độ ánh sáng thành tín hiệu điện để thu được nồng độ khí sau khi xử lý bằng máy tính.

Ưu điểm kỹ thuật: tốc độ phân tích nhanh, độ chính xác cao, độ nhạy cao và không cần thuốc thử hóa học phức tạp, giảm lỗi của con người.

Công nghệ đốt cảm ứng tần số cao:

Quá trình đốt: Mẫu được đốt cháy hoàn toàn với oxy trong lò cảm ứng tần số cao, carbon được chuyển đổi thành CO ₂ và lưu huỳnh được chuyển đổi thành SO₂. Cảm ứng tần số cao tạo ra các xoáy làm nóng các chất trợ giúp kim loại như đồng, vonfram, tăng nhiệt độ đốt và đảm bảo phân hủy hoàn toàn các mẫu có điểm nóng chảy thấp.

Xử lý thanh lọc: khí đốt sau khi lọc qua bộ lọc bụi, bộ hấp thụ độ ẩm vào bể phát hiện hồng ngoại để tránh nhiễu tạp chất.

Máy phân tích lưu huỳnh cacbon, với độ chính xác cao và khả năng phân tích nhanh, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

1. Luyện kim và gia công kim loại

Ngành công nghiệp thép: kiểm soát hàm lượng carbon để điều chỉnh độ cứng, sức mạnh và độ dẻo dai (ví dụ: thép carbon cao cho dao và thép carbon thấp cho xây dựng); Theo dõi hàm lượng lưu huỳnh để ngăn chặn hiện tượng "giòn nóng" (lưu huỳnh tạo thành sulfua có điểm nóng chảy thấp với sắt, gây nứt khi xử lý ở nhiệt độ cao).

Kim loại màu: Phân tích hàm lượng carbon-lưu huỳnh trong hợp kim đồng, nhôm và titan, tối ưu hóa tính chất hợp kim (chẳng hạn như vật liệu hàng không vũ trụ cần hàm lượng lưu huỳnh thấp để cải thiện khả năng chống ăn mòn).

2. Năng lượng và hóa chất

Than và than cốc: Xác định hàm lượng lưu huỳnh để đánh giá lượng khí thải đốt để hỗ trợ tuân thủ môi trường.

Nguyên liệu hóa học: kiểm soát tỷ lệ carbon-lưu huỳnh trong khí tổng hợp, chất xúc tác, tránh ngộ độc chất xúc tác.

Hóa chất than và chế biến khí tự nhiên: phân tích lưu huỳnh hữu cơ, hình thái carbon vô cơ, tối ưu hóa điều kiện phản ứng.

3. Giám sát môi trường

Khí quyển và nước: Phát hiện các hợp chất lưu huỳnh như SO₂, sunfat và đánh giá khí thải công nghiệp hoặc ô nhiễm mưa axit.

Phân tích đất: Xác định hàm lượng carbon hữu cơ để đánh giá độ phì nhiêu của đất, theo dõi hàm lượng lưu huỳnh để ngăn chặn axit hóa (lưu huỳnh dư thừa có thể ức chế sự phát triển của cây).

Kế toán phát thải carbon: Phân tích chính xác lượng khí thải carbon từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, cung cấp hỗ trợ dữ liệu cho mục tiêu "đạt đỉnh carbon, trung hòa carbon".

4. Địa chất và nghiên cứu khoa học

Phân tích quặng: Xác định hàm lượng carbon-lưu huỳnh trong quặng và khám phá các quá trình tiến hóa địa chất (như nghiên cứu chu trình carbon trong môi trường cổ đại).

Khoa học vật liệu: Phân tích sự phân bố carbon-lưu huỳnh trong vật liệu nano, gốm sứ, thúc đẩy nghiên cứu và phát triển vật liệu mới (ví dụ: tổng hợp ống nano carbon cần kiểm soát chặt chẽ hàm lượng carbon).