燃烧—碘量法和红外碳硫分析仪测定土壤和水系沉积物中硫含量的探讨

文章通过燃烧—碘量法和高频红外碳硫分析仪测定土壤和水系沉积物中硫含量的结果对比，分析两种方法的异同及注意事项，以满足实验室的测试要求。

1实验部分

1.1燃烧—碘量法

1.1.1工作原理

试料在助溶剂存在的条件下通入氧气或空气（本法通入的是氧气），在1250-1300℃高温下灼烧分解，生成的二氧化硫被水吸收形成亚硫酸，以淀粉为指示剂，用碘标准滴定溶液滴定，测定试样中硫的含量。

1.1.2主要试剂

1）二氧化硅粉（粒径小于0.074mm，在1000℃的高温炉中灼烧2h，冷却后装入磨口玻璃瓶中备用）；

2）盐酸；

3）可溶性淀

4）氢氧化钾和碘化钾混合溶液；5）淀粉盐酸溶液；6)0.005 mol/L碘酸钾标准滴定溶液。

1.1.3主要仪器

高温管式定碳炉（温度可控制1300℃）、25m L酸式滴定管、瓷舟、铁架台、万分之一天平、250m L三角瓶。

1.1.4实验步骤

1）检查测定仪器连接是否正确并查看是否密闭，待仪器逐渐升温至（1250±50）℃时，将出气管插入盛有40m L淀粉盐酸溶液的气体吸收瓶中，控制气流量为每秒2-3个气泡，滴加碘酸钾标准溶液至溶液呈浅蓝色。用同样的方法单独滴定一个相同浅蓝色的气体吸收瓶，放在滴定台旁做参比溶液。

2）标准系列的测定，分别准确称取空白、GBW07362、GBW07455、GBW07303、GBW07423、GBW07451、GBW07360六个标准物质0.5000g作为系列点测定。将样品均匀地平铺于预先铺有1g左右的二氧化硅的瓷舟（1000℃灼烧1h冷却备用）中，搅拌均匀，推入高温管式定碳炉中，滴定至淀粉盐酸溶液呈浅蓝色保持不变（与参比溶液颜色一致），记录读数，测定体积依次按顺序记录为0.00m L、0.70m L、1.00m L、1.25m L、1.60m L、3.30m L、4.40m L，并以此绘制标准曲线。

3）分别称取烘干冷却后的GB W 0 7 426、GB W 0 7456、GBW07304标准物质0.5000g12份，进行测定记录并计算。测定最终结果单位为ω(S)/10-2。4)GB W 0 7 4 2 6的1 2次分析最终结果分别为0.0165、0.0150、0.0143、0.0165、0.0158、0.0154、0.0158、0.0150、0.0158、0.0150、0.0158、0.0158，平均值为0.0156，标准值为0.0154,S为0.00,RSD%为4.16。

GBW07456的12次分析最终结果分别为0.0255、0.0242、0.0249、0.0249、0.0262、0.0255、0.0262、0.0269、0.0262、0.0255、0.0262、0.0249，平均值为0.0256，标准值为0.0254,S为0.00,RSD%为3.02。

GBW07304的12次分析最终结果分别为0.0354、0.0348、0.0343、0.0360、0.0365、0.0360、0.0371、0.0343、0.0348、0.0360、0.0354、0.0360，平均值为0.0356，标准值为0.0354,S为0.00,RSD%为2.45。

1.2高频红外碳硫仪（COREY-600型）

1.2.1工作原理

将被测试样置于陶瓷坩埚中，加好助溶剂，在高频炉内通氧，经高温燃烧后，试样熔融，试样中的硫在载气的作用下生成二氧化硫，经红外池吸收对应波长的红外线能量，根据二氧化硫浓度的不同产生不同的光强变化。根据朗伯—比尔定律，由测量光强换算出混合气体中被测气体的浓度，从而计算出硫的含量。

1.2.2主要试剂

钨粒，纯铁，陶瓷坩埚。

1.2.3实验步骤

1）分析样品前，应检查并清洁炉膛，升起底座进行漏气检查，选择土壤分析通道，检测3-5次空白和标准物质，进行空白校正和漂移校正。然后称取0.1000g标准物质GBW07426、GBW07456、GBW07304各12份，并进行分析测定。

2）测定单位为ω(S)/10-2;GBW07426的12次分析最终结果分别为0.0155、0.0160、0.0165、0.0154、0.0150、0.0154、0.0153、0.0152、0.0155、0.0148、0.0145、0.0155，平均值为0.0154，标准值为0.0154,S为0.00,RSD%为3.38。GBW07456的12次分析最终结果分别为0.0258、0.0256、0.0259、0.0250、0.0248、0.0267、0.0256、0.0249、0.0251、0.0249、0.0253、0.0259，平均值为0.0255，标准值为0.0254,S为0.00,RSD%为2.22。GBW07304的12次分析最终结果分别为0.0355、0.0350、0.0349、0.0361、0.0345、0.0359、0.0357、0.0355、0.0350、0.0352、0.0361、0.0347，平均值为0.0353，标准值为0.0354,S为0.00,RSD%为1.53。

2结果与讨论

2.1不同点

1）测定范围：燃烧—碘量法的测定范围是0.015%-1 0%，高频红外碳硫分析仪的检测范围是0.0 0 0 1%-5.00%。因土壤和水系沉积物中硫的含量一般较低，可见高频红外碳硫分析仪更适用于土壤和水系沉积物的测定需求。

2）称样量：用燃烧—碘量法测定土壤和水系沉积物的硫，必须用3个以上的标准物质作为标准系列来测定以绘制标准曲线，且一般称样量在0.5000g左右，结果才较为稳定。如果待测样品不足时，无法得到准确的测定值。而红外碳硫分析只需单点或多点校正，可选择性强，并且标准物质的称样量一般在0.1000g左右，用量非常少，大大节约了标准物质的成本，并且在待测样品很少的情况下也可测定。

3）分析时间：燃烧—碘量法分析1个样品最少需要4分钟，遇到高含量时所需检测时间更长，且到达终点颜色后极易返浅，容易对终点的读数造成误差，需立刻记录终点读数。而高频红外碳硫仪分析时间最多1分左右，且分析时仪器的硫吸收曲线能很清楚地显示硫释放过程中吸光度变化情况，同时显示硫含量，省去了记录终点和计算的繁琐步骤。

4）准确度和精密度：红外碳硫分析仪的准确度和精密度都优于燃烧—碘量法。

5）助熔剂：燃烧—碘量法的助熔剂是二氧化硅粉（需1000℃灼烧后使用），而高频红外碳硫分析仪的助熔剂为纯铁、锡粒（助熔剂应保持干燥，防止氧化，颗粒度要适中，做低硫含量样品时最好小于10PPM）。相比较而言，碳硫仪的助熔剂成本较高，尤其是钨粒。

2.2相同点

1）都用高温处理过的瓷舟或坩埚，并放于干燥器中备用，避免污染，尤其是做低硫样品时应使用处理1-2天的瓷舟或坩埚。

2）燃烧用的气体都为高纯氧气，这样能保证样品更充分地燃烧，使硫释放更完全。

2.3注意事项

1）燃烧—碘量法中高温管式定碳炉在升温预热时不宜速度过快，管式炉中的瓷管容易弯曲或破损，影响整个气路的密闭性，对样品的钩取造成困难。

2）瓷舟和坩埚在马弗炉中灼烧时，应保持一定间隙堆放，让其与空气充分接触，达到最佳脱白效果。严禁用手接触，避免污染，否则会影响结果的准确性。

3）燃烧—碘量法在灼烧时样品水分会逸出，容易在出口的玻璃管上凝聚水珠，致使二氧化硫的结果出现偏差，应随时用吹风机吹干。

4）燃烧—碘量法在滴定时，应注意滴定速度和吸收速度要保持一致，过慢或过快都会对结果造成偏差。

5）高频红外碳硫仪开机后要进行漏气检查，以保证设备的正常运行。

6）高频红外碳硫仪每次使用完或连续分析40个样品就需要清理一次，因为燃烧过程中产生的Fe 2 O3和WO 3粉尘容易积聚在金属过滤器和石英管上方，积聚过多会对氧气的流量和高频感应加热灯产生不利影响，导致硫的分析结果不稳定。

7）红外碳硫仪的净化系统中使用的药品包括高效干燥剂、过氯酸镁、碱石棉、高效变色干燥剂，一般使用1-3个月就需更换，更换粒度为20目左右。

8）坩埚或瓷舟燃烧后温度较高，应用不锈钢钳子夹取，或用加粗铁丝钩出，放入防高温的金属器皿中，以防掉落烫伤。

3总结

综上，两种方法各有利弊，燃烧—碘量法仪器、药品成本较低，但干扰因素较多。高频红外碳硫分析仪具有直观、准确、操作简便等优点，能高效地完成大批量的检测任务，满足大部分实验室的测试要求。

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