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碳量测定技术检测

碳量测定技术检测

检测项目总碳(TC)、有机碳(TOC)、无机碳(IC)、元素碳(EC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、挥发性有机碳(VOC)、固定碳(FC)、碳酸盐碳(CC)、石墨碳(GC)、残余碳(RC)、游离碳(FC)、化合碳(CC)、有机质含量(OMC)、生物质炭含量(BCC)、黑炭含量(BC)、溶解性无机碳(DIC)、溶解性有机碳(DOC)、非挥发性有机碳(NVOC)、活性有机碳(AOC)、惰性有机碳(IOC)、土壤有机碳(SOC)、水体总有机碳(TOC-W)、固体废弃物总碳(TC-SW)、煤中固.

检测项目

总碳(TC)、有机碳(TOC)、无机碳(IC)、元素碳(EC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、挥发性有机碳(VOC)、固定碳(FC)、碳酸盐碳(CC)、石墨碳(GC)、残余碳(RC)、游离碳(FC)、化合碳(CC)、有机质含量(OMC)、生物质炭含量(BCC)、黑炭含量(BC)、溶解性无机碳(DIC)、溶解性有机碳(DOC)、非挥发性有机碳(NVOC)、活性有机碳(AOC)、惰性有机碳(IOC)、土壤有机碳(SOC)、水体总有机碳(TOC-W)、固体废弃物总碳(TC-SW)、煤中固定碳(FC-Coal)、钢中总碳(TC-Steel)、铸铁中化合碳(CC-CI)、合金中游离碳(FC-Alloy)、焦炭中残余碳(RC-Coke)、催化剂积炭量(Coke-Deposit)

检测范围

煤炭、焦炭、石油焦、石墨电极、活性炭、炭黑、钢铁、生铁、铸铁、合金钢、不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金、镍基合金、土壤沉积物、岩石矿物(石灰石/白云石)、水体(地表水/地下水/海水/废水)、大气颗粒物(PM2.5/PM10)、植物组织(根/茎/叶)、动物组织(肌肉/骨骼)、生物质燃料(木屑/秸秆)、固体废弃物(污泥/垃圾)、食品及添加剂(糖/淀粉)、药品及辅料(活性成分/赋形剂)、化工产品(聚合物/树脂/橡胶)、催化剂及载体(分子筛/氧化铝)、陶瓷材料(结构陶瓷/耐火材料)、水泥熟料及原料(黏土/矿渣)、涂料油墨颜料(色浆/填料)、地质样品(页岩/沉积岩)

检测方法

***高温燃烧-红外吸收法(HighTemperatureCombustion-InfraredAbsorption,HTC-IR):**样品在富氧环境下于高温炉(通常>1350C)中充分燃烧,将各种形态的碳转化为二氧化碳(CO₂),利用非分散红外(NDIR)检测器测量CO₂对特定波长红外光的吸收强度,从而定量总碳含量。适用于绝大多数固体和液体样品中的总碳测定。***高温燃烧-热导法(HighTemperatureCombustion-ThermalConductivity,HTC-TCD):**样品高温燃烧后产生的混合气体经分离纯化得到CO₂,利用热导检测器(TCD)测量CO₂与载气热导率的差异进行定量。常用于金属材料(如钢铁)中总碳的精确测定。***湿化学氧化-非分散红外吸收法(WetChemicalOxidation-NonDispersiveInfrared,WCO-NDIR):**使用强氧化剂(如过硫酸钾)在加热或紫外光催化下氧化水样中的有机物生成CO₂,由NDIR检测器测定。是水体总有机碳(TOC)测定的标准方法。***差减法测定总有机碳(TOC)与无机碳(IC):**分别测定样品总碳(TC)和无机碳(IC),TOC=TC-IC。IC通常通过酸化吹脱法去除或单独测定(如酸解-NDIR法)。***元素分析法(ElementalAnalysis,EA):**样品在高温氧气流中瞬时燃烧氧化,产生的气体经色谱柱分离后由TCD或IR检测器定量C、H、N、S等元素含量。精度高,适用于固体有机物和少量无机物中的总碳测定。***重量法(GravimetricMethod):**主要用于煤和焦炭工业分析中的固定碳计算:固定碳(%)=100%-(水分%+灰分%+挥发分%)。也用于特定形态残炭的测定(如康氏残炭法)。***库仑滴定法(CoulometricTitration):**样品燃烧产生的CO₂被特定吸收液吸收导致电导率或pH变化,通过电解产生的滴定剂进行中和并记录电解电量来定量CO₂量。精度极高。***X射线荧光光谱法(X-RayFluorescenceSpectrometry,XRF):**主要用于金属材料表面或近表面区域的快速无损筛查,对轻元素C的灵敏度相对较低。***激光诱导击穿光谱法(Laser-InducedBreakdownSpectroscopy,LIBS):**利用高能激光脉冲烧蚀样品产生等离子体,通过分析等离子体发射光谱中的特定谱线强度定量元素含量(包括C)。适用于快速现场分析。***热光反射法/热光透射法(Thermal-OpticalReflectance/Transmittance,TOR/TOT):**用于区分气溶胶中的有机碳(OC)和元素碳(EC)。样品在程序升温的惰性气氛下挥发的为OC;切换至含氧气氛后燃烧的为EC;通过激光监测滤膜透射率或反射率变化判定裂解炭与原生EC的分割点。

检测标准

GB/T476-2008煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法
GB/T19143-2017岩石有机质中碳、氢、氧元素分析方法
GB/T30733-2014煤中总碳氢氮的测定仪器法
GB/T223.86-2009钢铁及合金总碳含量的测定感应炉燃烧后红外吸收法
GB/T20123-2006钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法
GB/T6730.50-2016铁矿石全铁及多种成分含量的测定波长色散X射线荧光光谱法(含C)
HJ501-2009水质总有机碳的测定燃烧氧化-非分散红外吸收法
HJ695-2014土壤有机碳的测定燃烧氧化-滴定法
ISO29541:2010Solidmineralfuels—Determinationoftotalcarbon,hydrogenandnitrogencontent—Instrumentalmethod
ASTMD5373-21StandardTestMethodsforDeterminationofCarbon,HydrogenandNitrogeninAnalysisSamplesofCoalandCarboninAnalysisSamplesofCoalandCoke
ASTME1019-18StandardTestMethodsforDeterminationofCarbon,Sulfur,Nitrogen,andOxygeninSteel,Iron,Nickel,andCobaltAlloysbyVariousCombustionandFusionTechniques
ASTMD7573-18ae1StandardTestMethodforTotalCarbonandOrganicCarboninWaterbyHighTemperatureCatalyticCombustionandInfraredDetection
ASTMD6866-22StandardTestMethodsforDeterminingtheBiobasedContentofSolid,Liquid,andGaseousSamplesUsingRadiocarbonAnalysis
ENISO10694:1995Soilquality—Determinationoforganicandtotalcarbonafterdrycombustion(elementaryanalysis)
JISK0551:1994Testingmethodsfortotalorganiccarboninhighlypurifiedwater

检测仪器

***元素分析仪(ElementalAnalyzer,EA):**核心仪器之一。将微量固体或液体样品在高温氧气流中瞬时燃烧氧化(~1000C以上),生成的混合气体经还原管去除干扰物后,通过色谱柱分离CO₂等组分,最终由高精度热导检测器(TCD)或红外检测器(IR)定量各元素含量(C/H/N/S/O)。广泛应用于地质环境样品(土壤沉积物岩石)、有机物材料(煤炭石油焦生物质化工品)的总C/H/N/S分析。***高频红外定硫定碳仪/红外定硫定氧定氮仪:**专为金属材料设计。样品在高频感应炉内通入纯氧瞬间高温熔融燃烧释放CO₂/SO₂等气体,经除尘除湿后进入红外池进行非分散红外吸收(NDIR)测量。具有速度快(~40秒)、精度高(ppm级)的特点,是钢铁冶金行业测定总C/S/N/O的标准设备。***总有机碳(TOC)分析仪:**专用于水质分析。主要分为在线式和实验室式。核心原理包括高温催化燃烧氧化(HTC)或紫外光/过硫酸盐湿化学氧化(WCO),配合非分散红外(NDIR)或薄膜电导率检测器测量生成的CO₂浓度。具备TOC/TIC/TC/NPOC等多种模式,满足饮用水纯水废水海水等多种水体的高灵敏度连续监测需求。***库仑定硫定氧定氮仪:**(也可用于定氮)。基于库仑滴定原理。样品在高温炉内燃烧释放的气体被载气带入电解池吸收液发生反应改变电导率或pH值;系统自动电解产生滴定剂进行中和并精确记录消耗的电量;根据法拉第定律计算被测元素含量。特别适合超低含量C/S/O/N的精确测定。***热重分析仪联用傅里叶变换红外光谱仪/质谱仪(TGA-FTIR/TGA-MS):**TGA在程序控温下测量样品质量变化;逸出气体通过传输线实时导入FTIR或MS进行组分定性定量分析。可研究含炭材料的热解行为区分不同形态的含炭组分及其释放温度区间适用于复杂基质中有机物分解与残炭研究。***激光诱导击穿光谱仪(LIBS):**利用高能脉冲激光聚焦到样品表面产生等离子体;通过光谱仪收集等离子体冷却过程中发射的特征原子离子谱线进行多元素同时快速定性半定量分析无需复杂制样可实现原位在线或便携式现场筛查尤其适用于金属合金矿物等固体样品的表面含炭量评估。***热光反射/透射分析仪:**(如DRIModel系列)。专用于大气颗粒物中有机炭(OC)和元素炭(EC)的分割与定量基于程序升温下的挥发与氧化特性差异结合激光对滤膜透射率(TOT)或反射率(TOR)变化的实时监测来精确区分OC与EC是气溶胶源解析的重要工具。***放射性同位素比质谱仪(AcceleratorMassSpectrometer,AMS):**(特别是针对⁴C)。用于测定生物基含量(BiobasedContent)。通过将样品转化为石墨靶利用AMS超高灵敏度测量⁴C/C比值区分来源于现代生物质还是化石燃料的含炭组分是生物基产品认证的关键设备精度可达0.1%以下。***X射线荧光光谱仪(XRF):**(波长色散WDXRF和能量色散EDXRF)。主要用于金属矿石矿物等样品的多元素同时快速无损筛查对轻元素C的分析需特殊条件且灵敏度有限通常作为辅助手段用于含炭材料的初步成分调查或与其他方法联用校准。***连续流动分析仪联用在线消解模块:**(针对特定形态)。例如用于土壤水溶性有机氮(WSON)/可溶性有机氮(DON)测定的系统常包含在线紫外消解单元将大分子有机物分解为小分子再结合化学比色法间接推算相关含炭组分浓度适用于大批量环境样品的自动化处理与分析。