EA3000-CHN元素分析儀的使用和常見問題及處理

(陜西延長石油集團碳氫高效利用技術研究中心，西安 710075)

1 前言

自2014年6月分析檢測中心安裝了意大利歐維特EA3000元素分析儀以來，該儀器主要用于中心三套裝置所使用的原料及產物，試驗中主要用于分析檢測煤、催化劑和石油產品等樣品分析。應用3年以來，通過多次測試，積累了一些測試經驗。依據元素分析儀的工作原理，通過大量的試驗研究，對元素分析儀的常見問題進行了總結，并提出了相應的解決辦法。如何正確的使用保養和日常維護是使用好本儀器的關鍵。本儀器有4種不同模式：CHN、S、O和CHNS模式。下面就CHN模式進行敘述。

2 儀器工作原理

EA3000系列元素分析儀，采用色譜分離原理，樣品在石英燃燒管內經高溫燃燒分解后，被測組份轉變為N2，CO2，H2O及SO2等氣體形式，在氧化鉻的催化下，經線狀銅粒還原除去多余的氧，鍍銀氧化鈷除去硫、鹵族元素后經載氣作用至色譜柱分離，再經熱導檢測器檢測，轉變為電信號得到分析結果。采用色譜分離的優點是：分析速度快，通過載氣的作用，可以進行連續分析，與富集解析模式不同，需要富集到一定濃度或壓力后再釋放測量。通常情況下，EA3000分析CHN的時間小于4分鐘，加上吹掃的時間，通常小于5分鐘。本儀器采用了先進的Turbo Flash Combustion Technology動態燃燒技術，使復雜樣品的燃燒更加充分，確保了操作的連續，保證了分析的重現性，同時提高催化活性，延長催化劑壽命，分析結果更加可靠[1]。儀器工作原理見圖1。

圖1 儀器工作原理圖

3 CHN儀器參數的設置(表1)

表1 儀器參數

4 CHN模式中常見問題及解決辦法

氣體純度：氧氣、氦氣體純度應大于99.9%，否則空白值過大，儀器不易穩定，對測試結果也有影響。當更換氣瓶后儀器的空白值有可能產生基線漂移出現負值等問題。

解決辦法：放空氣體吹掃管路。

因為儀器有不同模式，首先確認是否更換成CHN色譜柱和CHN燃燒管，燃燒管內安裝除灰管。確認無誤后可進行下一步驟。

4.1 泄露測試

儀器開機后首先要做泄露測試：Instrument—Settings—Gas off-leak test-PM—start Leak Test。如果儀器無泄露，儀器面板顯示器上顯示90秒倒計時，通過泄露測試則出現PRSSED。泄露測試結束，儀器可進入升溫狀態。

遇到問題：泄露測試未通過：可依次檢查色譜柱進出口與儀器連接處是否存在漏點，可用洗潔精和水稀釋弄出泡沫，用毛刷將泡沫涂在接口處進行試漏，以最快的速度用紙巾把泡沫擦掉，切記不可將水滴在接口處以防水滲進色譜柱；如儀器面板上能出現60～70秒以上即可認為通過泄露測試；燃燒管、除灰管連接頭密封圈是否老化破損；檢查與儀器連接處密封墊是否安裝；

解決辦法：找到漏點處進行處理；更換已出現裂痕和斷裂的密封圈即可通過泄露測試。

4.2 儀器升溫

選擇CHN模式設定好的參數進行升溫。

遇到問題：儀器不升溫；

解決辦法：查看電源連接、儀器升溫系統是否故障。

最后，有一些外國進口的電影的中文翻譯有許多個版本，這會影響觀眾的判斷，對此我建議最好在翻譯名的后面加上原名，這樣就減少了誤認的機會。

4.3 基線不穩

當設定的柱溫溫升至100℃左右時，即可打開TCD開關，這時基線可進入穩定階段。當爐溫升至設定溫度時，建議再讓儀器穩定半個小時以后再做樣。做樣前進行基線調零。

遇到問題：未做樣時儀器基線不穩定：負值或值偏高可考慮是否是儀器預熱時間不足，其次應考慮是檢測器異常。可以延長儀器預熱時間[2]。

做樣過程中基線異常：(1)可考慮有異物進入進樣系統；(2)樣品污染；(3)色譜柱壽命是否已到；(4)燃燒管底座是否該清理；

解決辦法：(1)多走空白錫馕，看是否基線能回到正常；(2)把純有機物當樣品分析，適當延長分析時間；(3)更換新的色譜柱；(4)清理燃燒管底座，減少干擾；

4.4 標樣的選擇

標樣的選擇原則：石油產品可以選乙酰苯胺或硫酸阿托品為標樣，不同的品種煤樣煤粉選擇煤標樣。或者根據樣品真實值選擇合適的標準物質。

4.5 標準曲線的建立

EA3000元素分析儀建立標準曲線的方法有兩種：K因子法和線性法。因待測樣品一般為多個，其元素含量范圍比較寬，就采用了線性法[3]。分別稱0.500至2.500mg梯度稱量至少6個有效數據建立一條標準曲線。一般會建立6個有效點建一條標線，優點是C、H、N線性能基本能達到9999%，測量精度高、測量范圍寬。

標線的建立：在標線前添加3個廢樣，可用標樣包樣，質量在1.000～2.000mg之間不用稱量。隨后添加3個空錫馕測定其空白值，然后依次稱量標樣，樣品含量由低到高的逐漸增加。在標樣后面增加一到兩個空白錫馕，為了消除系統內殘留含量。用標準品當樣品反測一下看測量值是否在誤差范圍之內。如一切正常，標線可正常使用，添加需要分析的樣品，每個樣品做3個平行樣后走一個空白錫馕。做5～6個樣品以后添加標準物質進行反標，樣品絕對誤差小于等于± 0.3%。

4.6 樣品的稱量包樣

樣品的稱量準確才能保證分析數據的準確性。因稱樣量小，稱量天平應選擇稱量精度0.001mg。不同狀態的樣品包樣方法也不同。分析樣品多為粘稠狀態、固體顆粒等類型。具體包樣方法如下：

首先應把樣品加熱攪拌均勻取樣到醫用注射器(1mL)內，天平預熱30min后，稱量空錫馕后清零，左手用鑷子捏住錫馕上部固定好，右手把注射器內樣品輕輕擠壓出針頭大約1.5mg左右，輕輕貼在錫馕內部靠下位置(靠上在包樣過程中容易擠壓出來)注意此過程不要把錫馕扎破。快速的用鑷子把錫馕的口捏住，稱量其質量。待讀數穩定后包樣。如樣品在包樣過程中錫馕有破損則可在外層套入一個空錫馕，或重新包樣。

4.6.2 固體樣品

首先保證樣品的代表性，樣品顆粒大小應符合分析要求。固體樣品包樣過程比較容易，保證樣品均勻就可以做出比較平行的數據。

遇到問題：假如樣品的重復結果不理想，有可能是樣品本身均勻性較差所致解決問題的方案是增大稱樣量(稱量0.500或2.000 mg，必要時進一步增大稱樣量)。當然，在增大稱樣量的同時，也必須增大標準曲線的校正范圍。因此，必須在標準曲線上增加更多的標準點(標準點稱樣也應在0.500到2.500 mg之間，因為測量必須在工作曲線的校正范圍內)。另外，增加樣品體積的同時，也要考慮適當增加氧氣的用量，確保樣品能夠完全燃燒。

建議每次分析完成后，在樣品列表后面再插入3個重復標樣，標記為未知樣品進行測量分析，以驗證樣品的測量過程是否有較大偏差，數據結果是否可靠。

當建立的標樣序列完成后，看譜圖的積分時間是否合適再看線性能否達到要求。再查看添加的標準物的測定值和真實值之是否在誤差之內。

可能存在問題：線性差；

解決辦法：可能稱量上有誤差造成線性差，可在數據處理界面刪除偏離的點，如果刪除后線性仍然達不到需要，則需重新建立一條標線[4]。

4.7 數據處理

在Sample Manger—找到創建目錄下的文件雙擊—在Correlation下查看Chromatogram—看線性。如果測量結果不理想，查找是某個點稱量有問題還是其他問題。如某個點不合適可改為spc，再觀察線性能否達到要求。如果把不合適的點都刪除的還不能達到要求，則必須重新制作、測量校正曲線。此時應注意CHN元素的積分時間是否合適，根據標準物質的不同積分時間也應相應做出調整。

5 燃燒管的更換及裝填

可以通過兩種方法判斷燃燒管是否需要更換：

如果在色譜圖上找不到N、C的峰，在兩元素出峰的相應位置上只看到一個特別大的峰。這表明燃燒管內的氧化銅已經消耗完，圖譜上看到的峰是沒有反應掉的氧元素的峰[3]。

載氣流速的異常，如果載氣流量低于設定值，這是由于樣品燃燒后殘留的灰燼塞堵在燃燒管的前端，導致載氣不暢通。如果樣品分析次數已超過200次，出現上述情況屬于正常現象。如果樣品分析次數還不足200次，則需要調整工作條件(減少稱樣量或者增加氧氣量以避免大量灰燼殘留)。

如果出現上述情況就應該及時更換，更換步驟：

儀器必須在室溫下更換燃燒管，拆掉自動進樣器，將舊的燃燒管旋轉到unlock位置，然后將整個燃燒管從爐膛內輕輕拔出。拔舊燃燒管上拆下支架，安裝在新的燃燒管上，再將其輕輕插入加熱爐內。將新燃燒管旋轉到lock位置，連接自動進樣器。

燃燒管的裝填：線性銅更換次數是最頻繁的，每做樣200次左右就必須更換，歐維特廠家購買原裝燃燒管內填充的鍍銀氧化鈷和氧化鉻可重復使用三次。為了節約分析成本，本單位購買的是國產銅粒、鍍銀氧化鈷和氧化鉻，使用后不能重復利用[5]。

6 儀器的日常維護

每次分析完及時清理除灰管，可增加燃燒管的使用壽命。做樣之前要檢查儀器的氣路和模式是否是要使用的模式。更換過兩次燃燒管后清理一次底座灰塵。以免把灰塵帶入色譜柱，影響儀器的靈敏度。經常清理o型密封圈，如果密封圈上有顆粒狀物體可直接用清水清洗密封圈，晾干或用紙巾擦干后即可使用；可以用真空油脂涂抹密封圈，可起到加強密封性和潤滑作用。

7 結語

上述內容是在日常工作使用過程中的一些心得和經驗，在此分享給廣大EA-3000用戶。本儀器適合分析煤、催化劑、石油產品中的CHN含量的分析，輕油中的N含量因為含量低，則不適合用此儀器分析，曾做過對照試驗。