Princípio de Medição - Análise de Carbono/Enxofre

O método de combustão com fluxo de oxigênio e absorção infravermelha é utilizado para a análise de carbono e enxofre em diversos materiais. O equipamento inclui uma unidade de extração por combustão, uma unidade de detecção, uma unidade de fluxo de gás e uma unidade de processamento de dados. O aquecimento por indução de alta frequência é empregado como método de extração por combustão devido à sua facilidade de manuseio, capacidade de atingir combustão em alta temperatura e efeito de agitação.

Nesse método de medição, uma corrente induzida de alta frequência é aplicada à superfície de uma amostra contida em um cadinho magnético, fazendo com que a amostra aqueça devido à sua resistência. Esse processo de aquecimento desencadeia uma reação de combustão do oxigênio, gerando calor de combustão. Dependendo da amostra, materiais como tungstênio, estanho, cobre, ferro ou outros fundentes (auxiliares de combustão) podem ser utilizados.

Ao queimar a amostra em um gás de arraste de oxigênio juntamente com um fluxo em um forno de aquecimento por indução de alta frequência, o carbono no gás da amostra é convertido em dióxido de carbono (_CO₂) e monóxido de carbono (CO), o enxofre é convertido em dióxido de enxofre (_SO₂) e o hidrogênio é convertido em umidade (_H₂O). Após a remoção da _H₂O utilizando um absorvente, o _CO₂, CO e _SO₂ restantes no gás de arraste de oxigênio são detectados separadamente por detectores NDIR.

Detector infravermelho não dispersivo (NDIR)

Os principais componentes de um sensor NDIR são uma fonte de luz infravermelha, uma câmara de amostra (célula), um filtro óptico e um detector de infravermelho.

De acordo com a lei de Beer-Lambert, o gás presente na câmara de amostra absorve comprimentos de onda específicos da luz. O detector mede a atenuação da intensidade desses comprimentos de onda, permitindo a determinação da concentração do gás.

Um filtro óptico é utilizado para isolar o comprimento de onda específico absorvido pela molécula de gás de interesse. O sinal da fonte passa por um processo de modulação (chopping) para compensar os sinais térmicos de fundo e obter o sinal desejado. Detectores NDIR são empregados para a medição de _CO₂, CO, _SO₂ e _H₂O (quando o _H₂ for medido por NDIR).
Para medir o _CO₂, são utilizados dois detectores juntamente com dois filtros otimizados, permitindo a medição precisa de concentrações baixas e altas.

HORIBA, pioneira em analisadores NDIR, desenvolveu a tecnologia NDIR como uma de suas principais, oferecendo instrumentos líderes de mercado em diversas áreas. Atualmente, ela é utilizada não apenas em analisadores elementares, mas também em múltiplos instrumentos que abrangem uma ampla gama de aplicações: analisadores de gases de escape de motores, monitores de NOx ambiente e analisadores de gases de combustão.

Para obter informações técnicas mais detalhadas sobre o método de detecção de gás NDIR, consulte O que é o método de absorção infravermelha não dispersiva (NDIR)?

Carbono e enxofre podem ser analisados utilizando forno de indução ou forno de resistência para geração de gás:

Forno de indução

Para medir o carbono e o enxofre totais e obter alta produtividade, os fornos de indução são os mais indicados. Nesse método, uma amostra é colocada em um cadinho de cerâmica com um fundente. O aquecimento por indução é empregado para atingir altas temperaturas, tipicamente superiores a 2300 °C, com o auxílio de um fluxo de oxigênio. Essa reação gera CO, _CO₂ e _SO₂. Embora a temperatura exata possa não ser conhecida, a corrente aplicada pode ser controlada e ajustada durante a análise para otimizar o método.

• EMIA-Expert- O modelo de alta precisão carro-chefe permite medições exatas e precisas em análises de traços.
• EMIA-Pro- O modelo básico oferece excelente custo-benefício e facilidade de operação.
• EMIA-Step- O modelo de forno tubular de aquecimento por resistência elétrica possui uma função de temperatura de aquecimento variável que permite a análise por temperatura e condição, bem como a análise da quantidade total.