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碳和硫同為非金屬元素,電負性基本相同(C:+2.5;S:+2.44),也就是碳原子和硫原子具有相同的吸引電子的能力,在合金中均可形成相應的碳化物和硫化物。當這些合金被氧化時,又都可以形成相應的氣態(tài)氧化物CO?、SO?,然后可分別加以測定。這些都是碳、硫性質的共同點。但對碳、硫分析而言,還應充分研究碳、硫之間性質的差異,使硫的測定更趨穩(wěn)定性。
碳、硫之間性質的差異
(1)硫化物(例如MnS)比碳化物(例如Fe?C)穩(wěn)定,因而硫化物比碳化物難于燃燒氧化;
(2)燃燒氧化產(chǎn)物CO?、SO?分子的結構、性質不同:CO?分子有兩個大π鍵,鍵長較短,具有很高的熱穩(wěn)定性。鍵角1800,屬于直線性分子,極性互相抵消,所以分子本身不具有極性,不易被其它物質(例如粉塵)所吸附。SO?分子只有一個大π鍵,鍵角1200,分子結構呈三角形,極性不能互相抵消,是一個典型的極性分子,很易被其它物質所吸附。
通過碳硫之間性質差異的研究,可以得出如下兩點結論:
(1)欲提高硫的轉化率,必須在較高的爐溫下進行樣品的燃燒;
(2)欲使硫的測定穩(wěn)定,必須消除粉塵對SO?的吸附。
吸附機理與反吸附
吸附是一種物理化學現(xiàn)象,是指一種稀疏的物質,為另一種物質的表面所吸取的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象既可以發(fā)生在固體表面,也可以發(fā)生在液體表面。吸附又可分為物理吸附和化學吸附兩種類型。
物理吸附是由分子間的引力相互作用所引起的,這種力被稱為范德華力(VanderWaals),所以物理吸附亦稱范德華吸附。化學吸附是由分子間的相互作用生成一種結合物的吸附,這種結合物不同于化合物,叫做表面結合物。化學吸附亦稱之為活性吸附。
吸附的消除
(1) 根據(jù)吸附隨溫度升高而減小的特性,利用“爐頭加熱”技術,可有效消除粉塵對SO?的吸附?!盃t頭加熱”技術是賽恩思公司通過長期實踐開發(fā)的一項技術。
(2) 加入少量MoO?3為添加劑(30-50mg)。實踐證明,MoO?具有良好的反吸附性能,被譽為碳、硫分析中的反吸附劑。
(3) 適時清理過濾器中積聚的粉塵。
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