ElementaranalysE von Kohlenstoff und Schwefel in festen proben

Elementaranalysator Mol CS

Kohlenstoff / Schwefel Elementaranalysator Mol CS

Elementaranalysator

Der Elementaranalysator Mol CS1000 eignet sich hervorragend für die simultane Bestimmung von Kohlenstoff und Schwefel in festen, organischen Proben wie z.B. Abfall, Asche, Böden, Baustoffe, Gips, Gummi, Kalkstein, Kohle, Koks, Öl, Pflanzenteile, Ruß, Sand, Tabak.

Elementaranalysator Typische Probenmaterialien

Kohle

Um Brennstoffe charakterisieren zu können sind Informationen über die chemische Zusammensetzung und die Qualität unerlässlich. Das beinhaltet die Elementaranalyse von fossilen Brennstoffen auf Kohlenstoffbasis im Bereich Bergbau, Geologie und Kohle als auch herausfordernde Proben wie feste Biobrennstoffe.

Boden

Um ein vollständiges Bild von der Fruchtbarkeit eines Bodens zu erhalten, sind Parameter wie die Konzentrationen von Kohlenstoff und Schwefel sowie die Zuordnung von Kohlenstoff in den Anteil an organischem Kohlenstoff (TOC – Total Organic Carbon) und anorganischem Kohlenstoff (TIC – Total Inorganic Carbon) relevant.

Kunststoffe

Die Ausgangsmaterialien bei der Herstellung von Polymeren und Kautschuk unterliegen hohen Anforderungen in der Produktqualität. Die Elementaranalyse von Kohlenstoff und Schwefel mittels Verbrennungsanalyse hilft dabei, die Produktqualität von Ausgangsmaterialien zu ermitteln und so zu einer hohen Qualität von Produkten beizutragen.

Elementaranalysator Messprinzip

Zur Analyse mit dem Elementaranalysator Mol CS1000 wird die Probe im Sauerstoffstrom bei hohen Temperaturen im Hochtemperaturofen verbrannt. Hierfür empfehlen wir Ihnen die beiden Hochtemperaturöfen Mol Premier® 1350 für besonders hohe Temperaturen bis zu 1.550 °C und Mol Premier® 1000 für besonders große Probenmengen bei Temperaturen bis zu 1.050 °C mit Quarzdurchflußreaktor. Die optionale Kombination mehrerer Öfen an einem Elementaranalysator ermöglicht zudem die fraktionierte Analyse bei unterschiedlichen Temperaturen und verringert Ausfallzeiten bei hohem Probendurchsatz.

Für die Bestimmung von Elementgehalten im empfindlichen ppm Bereich kann es notwendig sein, die Blindwerte der Probenträger wie Schiffchen und Tiegel zu reduzieren. Hier empfehlen wir Ihnen den Mol Premier® 1350 Ausglühofen für die erfolgreiche Bestimmung von Elementgehalten im empfindlichen ppm Bereich. Der Mol Premier®1350 Ausglühofen erfüllt oder übertrifft die gängigen Normen wie ASTM E1019 “Standard Test Methods for Determination of Carbon, Sulfur, Nitrogen, and Oxygen in Steel, Iron, Nickel, and Cobalt Alloys by Various Combustion and Inert Gas Fusion Techniques” und ISO 9556 “Stahl und Eisen – Bestimmung des Gesamtkohlenstoffgehalts – Verfahren mit Infrarotabsorption nach Verbrennung im Induktionsofen” und ISO 4935 “Stahl und Eisen – Bestimmung des Schwefelgehalts – Methode mit Infrarotabsorption nach Verbrennung im Induktionsofen“.

Die bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgase CO₂, H₂O und SO₂ werden gereinigt, von Feuchtigkeit befreit und anschließend in einem Nichtdispersiven Infrarot (NDIR) Detektor im Elementaranalysator Mol CS1000 detektiert. Je nach vom Kunden gewünschter Konfiguration kommen bis zu 4 voneinander unabhängige, selektive Weitbereichs-Infrarotdetektoren zum Einsatz. Das Messergebnis wird anschließend berechnet und der Massenanteil bezogen auf die Einwaage in der Software ausgegeben.

Zur Kalbrierung empfehlen wir Ihnen unser ausgewähltes Sortiment an Referenzmaterial für die Bestimmung von Kohlenstoff und Schwefel in festen Proben. Alle Materialien sind optimal auf den Messbereich des Elementaranalysators CS1000 abgestimmt. Bei Fragen stehen Ihnen unsere Applikationsexperten unter support@mol.de beratend zur Seite.

Elementaranalysator Funktionsweise

Das Messprinzip des Elementaranalysators CS1000 beruht auf der Eigenschaft vieler Gase, Infrarotlicht zu absorbieren. Der dabei absorbierte Spektralanteil des Infrarotlichts ist für jedes dieser Gase charakteristisch und steht im Zusammenhang mit der Anzahl und dem Typ der Atome in den Gasmolekülen.

Entscheidend für die Nachweisempfindlichkeit des Messverfahrens ist die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Lichtquelle. Daher setzt Mol Analytik auf modulierbare Infrarotemitter, die einen schnellen Temperaturwechselbetrieb zulassen und leistungsfähiger und kostengünstiger sind als die bisher in der Gasspektroskopie eingesetzten Glühstrahler. Diese erforderten einen mechanischen Chopper, der periodisch den Strahlengang öffnet und schließt. Ein schneller Temperaturwechselbetrieb war aufgrund der großen thermischen Masse nicht möglich. Nachteilig war der hohe Preis des Choppers und die mangelnde Stabilität des Gesamtsystems bei mechanischer Belastung.

Der modulierbare Infrarotemitter strahlt schmalbandiges, pulsierendes Infrarotlicht aus. Der Emitter ist kristallgesteuert damit die Frequenz hochstabil bleibt. Anschließend durchläuft das Infrarotlicht die Messküvette, die das Messgas / Trägergasgemisch enthält. Je nach Zusammensetzung des Gasgemisches werden nur bestimmte Frequenzen des Infrarotspektrums absorbiert (Selektivität). Die Intensität der Absorbtion hängt dabei von der Konzentration der entsprechenden Gase im Messgas ab.

Anschließend verlässt der Infrarotstrahl die Messküvette an dessen Ende ein Schmalbandfilter sitzt. Die Wellenlänge der Bandmitte ist so gewählt, dass die Intensität des Strahlers hinter dem Filter eine Information über die Konzentration eines bestimmten Gases in der Küvette liefert.

Der Strahl fällt dann auf einen Halbleiter-Infrarotdetektor, der ein zur Strahlungsintensität proportionales elektrisches Signal abgibt. Da das Infrarotlicht des modulierbaren Infrarotemitters pulsiert, liefert der Halbleiter-Infrarotdetektor ein Wechselsignal. Dadurch werden Temperatur,- und Alterungseinflüsse des Empfängers sowie sein Rauschen unterdrückt. Das resultierende Signal wird von der nachgeschalteten Elektronik verstärkt und gleichgerichtet, so dass es am Ausgang des Nichtdispersiven Infrarot (NDIR) Detektors als Gleichspannung vorliegt.

Infrarot-Detektor
Strahlengang des Nichtdispersiven Infrarot (NDIR) Detektors bestehend aus modulierbarem Infrarotemitter, Messküvette, Halbleiter-Infrarotdetektor

Technische Details

ElementeKohlenstoff und Schwefel
ProbenmaterialOrganik
ProbenträgerKeramikschiffchen
MessprinzipNichtdispersive Infrarotabsorption (NDIR)
Detektoren1 – 4
Analysendauerca. 60 – 240 s
Spannungsversorgung230 V ± 10 % 50/60 Hz
Erforderliche ChemikalienMagnesiumperchlorat, Natriumhydroxid
Abmessungen (B x H x T)60 x 57 x 55 cm
Erforderliches GasSauerstoff (≥2.5 ) 200 – 400 kPa
ZubehörBildschirm, PC, Waage

Eine Software. Viele Sprachen. Für alle Geräte.

Der Elementaranalysator Mol CS1000 als auch alle Hochtemperaturöfen der Mol Premier® Serie lassen sich mit einer zentralen Auswerte,- und Steuersoftware bedienen.
Derzeit stehen für den Anwender über 80 unterschiedliche Sprachen zur Verfügung.

Elementaranalysator Typische Applikationen

Der Elementaranalysator Mol CS1000 eignet sich hervorragend für die simultane Bestimmung von Kohlenstoff und Schwefel in festen, organischen Proben wie z.B. Abfall, Asche, Böden, Baustoffe, Gips, Gummi, Kalkstein, Kohle, Koks, Öl, Pflanzenteile, Ruß, Sand, Tabak. Im Folgenden erläutern wir die Vorgehensweise bei der Analyse unterschiedlichster Materialien. Sollten Sie Anwendungen für ihr Material vermissen, stehen Ihnen unsere Applikationsexperten unter support@mol.de beratend zur Seite.

Elementaranalyse von Kohle

Kohle

Temperatur: 1.350°C
Einwaage: 150 mg – 300 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben. Sofern das Material schwer verbrennbare Pyrite enthält, wird die Temperatur auf 1.500 °C erhöht oder ca. 300 mg Eisenphosphat über die Probe gegeben.

Elementaranalyse von Calciumcarbonat

Calciumcarbonat

Temperatur: > 800°C
Einwaage: 100 mg – 500 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben. Calciumcarbonat kann in einer Konzentration von 12% zur Kalibrierung verwendet werden.

Elementaranalyse von Zement

Zement

Temperatur: 1.250°C
Einwaage: 200 mg – 500 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben.

Elementaranalyse Kunststoff

Kunststoffe

Temperatur: 1.450°C
Einwaage: 50 mg – 100 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und ganz langsam an den Anfang der heißen Zone des Elementaranalysators geschoben. Nach dem Zünden der Probe und Abfallen des Messignals wird die Probe vollständig in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben um unverbrannte Probenreste ganz zu verbrennen.

Elementaranalyse von Kohlenstoff in Gips

Gips

Temperatur: 1.250°C
Einwaage: 300 mg -1.000 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben.

Elementaranalyse von Holz

Holz

Temperatur: 1.300°C
Einwaage: 350 mg – 400 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben.

Elementaranalyse von Graphit

Graphit

Temperatur: >1.000°C
Einwaage: 400 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und ganz langsam an den Anfang der heißen Zone des Elementaranalysators geschoben. Nach dem Zünden der Probe und Abfallen des Messignals wird die Probe vollständig in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben um unverbrannte Probenreste ganz zu verbrennen.

Elementaranalyse von Asphalt, Öl und Gummi

Asphalt, Öl und Gummi

Temperatur: 1.450°C
Einwaage: 50 mg – 100 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und ganz langsam an den Anfang der heißen Zone des Elementaranalysators geschoben. Nach dem Zünden der Probe und Abfallen des Messignals wird die Probe vollständig in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben um unverbrannte Probenreste ganz zu verbrennen.

Elementaranalyse von Asche

Asche

Temperatur: 1.450°C
Einwaage: ca. 200 mg

Die Probe wird im Keramikschiffchen eingewogen und in die heiße Zone des Elementaranalysators geschoben.

Gerne stellen wir Ihnen bei Interesse ein DEMO-Elementaranalysator zur Verfügung

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Abbildungen ähnlich. Technische Änderungen und Irrtümer vorbehalten.
Bei Mol Premier® handelt es sich um eine eingetragen Marke der Mol Analytik GmbH.