آنالایزرهای عنصری

آنالایزرهای عنصری خانواده ای از دستگاه های با تکنولوژی بالا هستند که محتوای شیمیایی مواد آلی و معدنی را تجزیه و تحلیل می کنند. آنالایزرها وجود طیف وسیعی از عناصر را تعیین می‌کنند، اگرچه دستگاه‌هایی که محتوای کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد را آزمایش می‌کنند از رایج‌ترین آنها هستند. آنالایزرهای عنصری از روش های مختلفی برای بررسی محتوای عنصری مایعات، جامدات، گازها یا دوغاب استفاده می کنند. در زیر لیستی از موادی است که آنالایزرها ترکیب را اندازه گیری، شناسایی و آزمایش می کنند:

نمایش تمام سازندگان آنالایزرهای عنصری

• زغال سنگ

• کک

• نفت کوره

• مواد معدنی و سنگ معدن

• خاک

• سرامیک

• سیمان

• فلزات آهنی و غیر آهنی

• مواد گیاهی و جانوری

• مواد شیمیایی ساخته شده (اعم از آلی و معدنی)

• مواد الکترونیکی و نیمه هادی

تحلیل عنصری پایه به اواخر قرن نوزدهم برمی گردد. محققان کشف کردند که می توانند از موادی مانند پلاتین یا شیشه کوارتز با خلوص بالا برای تجزیه و تحلیل چندین عنصر از جمله کربن و نیتروژن استفاده کنند. وجود کربن و نیتروژن بلوک های ساختمان طبیعی بسیاری از ترکیبات هستند. این فناوری در اوایل دهه 1900 به پیشرفت خود ادامه داد و دقت بالاتر و شناسایی عناصر اضافی را ارائه داد. در سال 1923، فریتز پرگل، محقق آلمانی، جایزه نوبل شیمی را برای روش تجزیه و تحلیل میکرو در مواد آلی دریافت کرد.

اولین تحلیلگر عنصری با تشخیص همزمان کربن، هیدروژن و نیتروژن در سال 1932 اختراع شد.

آنالایزرهای عنصری در دهه 1940 برای استفاده صنعتی برجسته تر شدند. روش‌های صنعتی استاندارد وجود فلزات سایش را در روغن‌های دیزل تعیین می‌کند. به لطف کوچک‌سازی، پردازنده‌ها و نرم‌افزارهای بسیار پیشرفته، آنالایزرهای مدرن به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توانند روی دسکتاپ نصب شوند یا در میدان حمل شوند. قابلیت ها به تجزیه و تحلیل نمونه برای تقریباً هر ماده و توانایی تعیین وجود ده ها عنصر ساده و پیچیده گسترش می یابد.

انواع

آنالایزرهای عنصری بر اساس عنصر یا ترکیب عناصری که یک دستگاه می تواند شناسایی کند، دسته بندی می شوند. دستگاه های امروزی عناصر متعددی را در یک روش منفرد و همچنین ترکیبی از عناصر بسیاری را تشخیص می دهند. رایج ترین انواع آنالیزورها عبارتند از:

• کربن، هیدروژن و نیتروژن ترکیبی

• اکسیژن و نیتروژن

• گوگرد در روغن و کلر در روغن

• کربن و گوگرد در فلزات، آلیاژها و سنگ معدن
  انواع انطباق برای آزمایش ذرات مضر یا خطرناک مانند جیوه و بسیاری از انتشارات عنصری دیگر

• آنالایزرهای تسمه متقاطع که امکان توان عملیاتی و تجزیه و تحلیل مداوم سنگ معدن و کنسانتره را فراهم می کند، معمولاً برای اطمینان از کیفیت ثابت مواد استخراج شده استفاده می شود.

• انواع چند منظوره که می توانند طیف وسیعی از عناصر منفرد یا ترکیبی را آزمایش کنند

چگونه آنالایزرهای عنصری کار می کنند

آنالایزر عنصری اولیه دارای یک محفظه احتراق است که نمونه کوچکی - فقط چند میلی گرم - از یک ماده را در خود جای می دهد. اکسیژن اضافی به محفظه وارد می شود و نمونه در دمای تقریباً 900 درجه سانتیگراد "معدنی" می شود. محصولات جانبی حاصل از احتراق به تحلیلگر اجازه می دهد تا تعیین کند چه عناصری وجود دارند (تحلیل کیفی) و کمیت عناصر موجود (تحلیل کمی).

روش های مختلفی وجود دارد که توسط آنالایزرهای عنصری کار می کنند. روش های مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل و تشخیص عناصر در یک نمونه عبارتند از:

• رنگ سنجی خشک

• احتراق خشک

• همجوشی گاز بی اثر

• طیف سنجی شکست ناشی از لیزر

• الکتروشیمیایی

• کروماتوگرافی گازی

• تشخیص مادون قرمز

• فعال سازی نوترونی

• تشخیص طیف سنجی

• تشخیص هدایت حرارتی

• روش کجلدال

   

  ویژگی ها

  
  آنالایزرهای عنصری مدرن به چند ثانیه تا چند دقیقه برای تکمیل یک تست فردی نیاز دارند. در حالی که برخی صرفا وجود یک عنصر یا ترکیبی از عناصر را تجزیه و تحلیل می کنند، برخی دیگر تنظیمات متغیری دارند که آزمایش هایی را برای موارد مختلف انجام می دهند. این دستگاه ها همچنین با مجموعه ای از گزینه های نرم افزار کامپیوتری مانند برنامه های Microsoft Windows یا برنامه های آنلاین کار می کنند. به‌علاوه، اندازه‌های دستگاه‌ها از انواع قابل حمل که برای دسکتاپ یا صحرایی خوب کار می‌کنند تا انواع صنعتی بزرگ مانند آنالایزرهای زغال‌سنگ متفاوت است.

   

• صلاحیت های آنالایزرهای عنصری عبارتند از:

• توانایی یافتن عناصر موجود یا ترکیبی از عناصری که دستگاه می تواند آزمایش کند

• قابلیت های پس از تجزیه و تحلیل با استفاده از خوانش های کیفی یا کمی

• انتخاب تکنیک های متمایز مورد استفاده برای انجام تجزیه و تحلیل

• تغییرات شکل ماده ای که آنالایزر عنصری می تواند آزمایش کند - جامدات، مایعات، گازها و هر سه یا ترکیب خاصی از این سه

   

  برنامه های کاربردی

   

• تشخیص وجود کربن، نیتروژن و هیدروژن نیاز اساسی شیمیدانان است. تجزیه و تحلیل عنصری محصولات تولیدی در بسیاری از صنایع ضروری است. باستان شناسی، زیست شناسی، الکترونیک، علوم پزشکی قانونی، زمین شناسی، پتروشیمی، معدن و انرژی تنها چند رشته تخصصی و صنایعی هستند که بر تحلیل عنصری تکیه دارند. کاربردهای آنالایزرهای عنصری در این زمینه ها عبارتند از:

   

• شناسایی آلاینده

• تجزیه و تحلیل سایش موتور

• تجزیه و تحلیل محیطی

• تجزیه و تحلیل زمین شناسی

• تجزیه و تحلیل دارویی

• تست انطباق برای آلاینده ها و انتشار

• آزمایش ترکیب یا قوام مناسب در محصولات تولیدی نفت کوره، پلاستیک، پتروشیمی، ترکیبات پیروتکنیکی و سایر مواد شیمیایی

• ارزیابی ترکیب یا قوام مناسب در محصولات معدنی مانند زغال سنگ و سنگ معدن

• آزمایش ناخالصی در مواد (مواد با درجه پلیمر، اتیلن و پروپیلن)

• بررسی مواد فرار و حساس به هوا

  انتخاب آنالایزرهای عنصری

   

• مهم ترین نکته در هنگام دستیابی به یک تحلیلگر عنصری، فهرست عناصر یا ترکیبی از عناصری است که برای آنها آزمایش و شناسایی می کند. دستگاه های متعددی در استفاده در یک کاربرد صنعتی تخصص دارند. به عنوان مثال، آنالایزرهای تسمه متقاطع طراحی شده اند تا امکان توان عملیاتی و آزمایش سریع زغال سنگ را برای اطمینان از ویژگی های خلوص فراهم کنند.

   

• همچنین در نظر گرفتن اندازه و وزن نمونه های در نظر گرفته شده برای آزمایش ضروری است. علاوه بر این، اندازه تک تک ذرات در نمونه یک عامل مهم است. بسیاری از دستگاه‌ها فقط قادر به آزمایش نمونه‌های تا چند میلی‌گرم هستند، در حالی که سایر دستگاه‌ها قادر به تجزیه و تحلیل نمونه‌های حاوی ذرات بزرگ نیستند.
   

  منبع

   

• globalspec