元素分析仪法测定有机物中氧含量的方法适用性研究(2)

5.1 实验概述25

5.2 实验试剂26

5.3 实验结果26

6 总结27

致谢29

1. 概述

1.1研究背景

有机物中氧元素含量的测定在很多领域中都起到很重要的作用以及占据了一席之地。事实上，在早期的有机化学发展史中，几乎所有的分析对象都是含氧化合物。化学家们从天然产物中分离得到的含氧化合物通常是羧酸及其衍生物，一般只含有碳、氢、氧三种元素。因此当用适当的化学分析手段对碳、氢和氧这三种元素进行定量分析后，就能较为方便地确定含氧有机化合物的具体组成。碳和氢的分析方法早在十九世纪三十年代就已建立完成，而有效测定氧的分析方法却在一世纪之后才问世。在直接测氧法建立以前，有机化学家们都是通过差值法来测定氧的含量，也就是从100%中扣除其它共存元素的含量总和，来求得氧的含量。该方法最大的一个弊端就是需要精确测定除氧之外的其它所有元素的含量。由于在测定每个元素时使用方法的差异，会导致各个元素含量测定的误差值不同，这些测定误差最终会全部累加在氧测定的误差上，氧含量测定的准确度将受到严重干扰。其次，通过差值法测定氧的含量时，碍于检测灵敏度的限制，有机化合物中的一些微量元素通常难以被检出，这也将导致错误的分析结果。正因为如此，开发方便有效、准确的有机氧直接测定法很必要。文献综述

与碳与氢一样，氧的测定方法经历了三个重要时段，第一时段便是经典法、第二时段是催化剂研制，第三时段是全自动分析仪。直接测氧技术中最普及也是最经典的方法是碳化还原法，此技术是将含氧的有机化合物在高温的惰性气体中进行热分解，常用的惰性气体一般为纯度大于99.5%的氮气。热解产物中的含氧成分则在高温碳粒层或者铂碳催化剂（具有较低的工作温度）的作用下，全部定量转变成一氧化碳。继而通过CuO将CO氧化成CO2，用重量法测定CO2（即采用烧碱石棉吸收CO2后，称重。其中中性干扰气体需要用加热至高温900℃的还原铜除去），或者用碘量法来测定析出的碘单质，也可以通过测定无水碘酸的失重量（其中，当有机物中氧成分转变成CO，需要用烧碱石棉来除去酸性干扰气体后再与120℃的无水碘酸反应来释放出碘单质），来折算成氧的含量。该方法所用的催化剂是碳粒，因此需要一千一百二十度的温度进行热解。20世纪50年代，Oita[1]为了降低热解温度，以铂碳作为催化剂，该方法可使热解温度降至900℃，从而大大提高了测定效率，并节约了热能。而后，氧含量测定中最为普及的催化剂为铂碳。这一阶段便被称为催化剂的研制阶段。

由于测定C、H、N的分析法早就有所收获，伴随着有机化学的不断发展和化学家们对此方法的研究，诞生了成功测量碳氢氮的自动仪器。由于测定氧分析方法的重要性，科学家们也研发出了测量氧的全自动分析仪器。其原理就是将O定量转换为CO来测定。对于测量氧的自动分析仪器，需要在裂解装置部分做一些改进，同时利用碳氢氮元素分析仪中使用的传感装置直接或间接地测定所产生的一氧化碳。相对于经典的碳化还原法，自动分析仪法直接将氧含量的测定归结于一氧化碳的定量分析上，从而最大程度地削弱了经典法中后续的氧化还原反应及重量分析中引入的测量误差对有机氧含量分析准确度的影响。

本课题利用美国Thermo 公司生产的Flash 2000型 CHNS/O元素分析仪，在氧模式下对有机氧含量进行分析。该仪器适用于C、H、N、S和O元素的含量分析。其中，样品可以为固体及液体。仪器具有稳定性高、操作方便的特点。此元素分析仪测氧模式的工作原理主要基于样品在还原气氛下的高温裂解，裂解后产生的气体经过完整的气相色谱分离后由热导检测器检测。分析仪由专用的Eager Xperience软件控制，仪器易于操作。其具体工作步骤如下：将称量好的样品放入银舟中然后将其放入多功能进样器，载气使用的是氦气，250 kPa下，银舟将会被带入仪器中进行裂解。在1060 ℃的高温下，样品中氧元素形成氧自由基并与反应管中的碳粉结合形成一氧化碳, 经捕集器和气相色谱柱目的是可以同其它气体进行分离，在这之后会通入热导检测器实施测定。元素分析仪法测定有机物中氧含量的方法适用性研究(2):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_80642.html