消化爐在實驗室里是一個耗能大戶,且又決定了定氮的質量,一個鋁錠或石墨20孔的消化爐功率一般都在3500W左右,(沛歐石英輻射消化爐功率2400W)且工作一般都在二個小時以上。消化爐如何降低耗能而又滿足消化的要求是選擇消化爐的要考慮的。
目前國內市場上供應的消化爐加熱均通過電加熱,而熱傳導通過介質到消化管,所以不同的介質對消化爐的品質和能耗有直接關系,在此討論不同的介質特性,(假設消化爐保溫性都是良好的)。 1 鋁錠為介質 優(yōu)點:鋁錠熱傳導較快(導熱系數可達237W/mK),導熱系數高使得樣品間溫差較小。如果有足夠體積的鋁錠,就能保障樣品溫度的穩(wěn)定性減小溫度波動,且即便和硫酸接觸便生成密致的硫酸鋁層,不會深入鋁錠內部,所以鋁錠也是很好的防腐的選擇。 缺點:鋁錠是通過熱的接觸傳導,要溫度恒定必須有足夠大的體積(薄薄一片鋁錠效果較差)電加熱產生的可見光和近紅外光都沒有利用,所以熱能利用效率低,能耗較高。 由于鋁錠的穩(wěn)定性和樣品間溫差較小。受到市場的認可。(加熱方式和鋁錠的大小都會影響消化爐的質量,在此不做討論) 2 石墨為介質 優(yōu)點:同體積鋁錠價格是石墨的3倍,所以石墨消化爐成本低得明顯。
缺點:由于石墨非金屬特性即熱傳導慢(導熱系數只有129W/m.k,比鋁錠237W/m.k低多了。),且石墨導熱系數隨溫度升高而降低,更使得介質上面的消化管溫度不一,溫差大,容易掛壁,影響消化質量。所以石墨一般在200度以下作為傳導介質尚可,畢竟有價格優(yōu)勢,400度以上石墨導熱系數明顯下降,石墨的缺點明顯顯現(xiàn)。價格優(yōu)勢的代價是消化質量明顯下降,掛壁嚴重。 3 紅外石英輻射加熱
石英加熱元件采用珠光乳白石英管配用電熱材料,具有優(yōu)良可靠的遠紅外輻射特性,通電后,電阻絲發(fā)出的紅外光波與可見光波中97%被乳白管所阻擋吸收,使石英管壁溫度升高產生硅氧鍵分子振動輻射出遠紅外光波,這樣使97%可見光和近紅外光可轉為遠紅外輻射。克服了單純使用透明石英玻璃帶來的透過可見和近紅外的弊端,從而有效地使電能轉化為遠紅外光波。
靠熱輻射來加熱樣品,特點是:升溫快,樣品間溫差小、傳導極快,溫控準確。一般應用于有高要求樣品的消化,例:牛奶、食品、飼料、保健品等容易掛壁的樣品
。例如:有較快的升溫和降溫速度。程序升溫可以根據樣品的特點來選擇升溫曲線,有利高質量樣品的消化,從而杜絕樣品的掛壁現(xiàn)象、進而使得樣品消化效率的大大提高, 優(yōu)點: 樣品間溫差小,由于采用熱輻射使得消化管間溫差變小。
溫度控制性能優(yōu)良:由于石英輻射熱慣性小,在溫控時溫度超調小,能消化爐使爐溫盡快達到目的溫度,這是鋁錠和石墨介質無法媲美的。
減低能耗:由于鋁錠和石墨通過接觸傳導,且大量的可見和近紅外光不能利用,使得能量浪費,而石英輻射利用了97%的可見和近紅外光波轉換成遠紅外光波輻射,電、熱能轉換效率高。
由于石英化學特性穩(wěn)定,即便和硫酸接觸不會影響石英的功能,具有高品質的防腐性能,延長電加熱絲的使用壽命。而石墨的熱慣性大而使得溫度超調大,那么電阻絲的表面溫度和石墨溫差很大,使得電阻絲壽命短,容易斷。石英的一定的溫度下產生輻射的特性決定了電阻絲表面溫度的限定,使得消化管和電阻絲溫差很小,電阻絲壽命明顯延長。 缺點: 由于珠光乳白石英管加工要求高,且生產成本較高,但由于使用成本很低(相比較鋁錠和石墨)從長時間看石英輻射加熱性價比很高,用戶接受度越來越高。 沛歐紅外石英消化爐64階程序升溫,杜絕掛壁,升溫速度快,保溫效果好!! 除了土壤和大氣顆粒物,目前還有兩個關于XRF的環(huán)境標準正在制定中。
一個是固體廢物檢測的標準,島津也有參與。中國是一個工業(yè)大國和建筑大國,建筑廢棄物和工業(yè)廢渣不可能一直采用填埋的方式處理,未來很重要的一個處置方式是做為水泥原料,如果做為水泥原料,那么了解其主要成分和有害成分是必不可少的步驟,因此固廢的分析標準正在制定中。 還有一個標準是利用能散XRF測定土壤無機元素,這也是島津積極參與的一個標準。雖然波散XRF在靈敏度和分辨率等各方面都優(yōu)于能散XRF,但是相對而言,波散XRF的價格也較高。而一些地市級或者縣級環(huán)境監(jiān)測單位,沒必要對樣品進行全面檢測,只需監(jiān)控一些比較重要的重金屬元素就可以,選用能散XRF可以降低成本,并且對人員要求也較低。
XRF相關環(huán)境領域標準出臺比較晚,首個標準在2015年出臺,2016年正式實施。標準正式實施之后,環(huán)境監(jiān)測站購買此類儀器明顯增多,今年購買的頻次進一步增加了。未來,隨著標準的完善,將會有更多單位購買XRF,苗經理認為這一市場主要集中在各級環(huán)境監(jiān)測站和第三方檢測機構,波散XRF應該能普及到地市級監(jiān)測站,能散XRF應該能普及到市一級監(jiān)測站,一些工業(yè)大縣和重點縣的環(huán)境監(jiān)測站也可能購買。