Principe de mesure - Analyse carbone/soufre

La méthode d'absorption infrarouge par combustion à flux d'oxygène est utilisée pour l'analyse du carbone et du soufre dans divers matériaux. L'équipement comprend une unité d'extraction par combustion, une unité de détection, une unité de flux de gaz et une unité de traitement des données. Le chauffage par induction haute fréquence est utilisé comme méthode d'extraction par combustion en raison de sa facilité d'utilisation, de sa capacité à obtenir une combustion à haute température et de son effet d'agitation.

Dans cette méthode de mesure, un courant induit haute fréquence traverse la surface d'un échantillon placé dans un creuset magnétique, ce qui provoque son échauffement dû à sa résistance. Ce processus de chauffage déclenche une réaction de combustion de l'oxygène, générant ainsi de la chaleur de combustion. Selon l'échantillon, des matériaux tels que le tungstène, l'étain, le cuivre, le fer ou d'autres fondants (agents de combustion) doivent être utilisés.

En brûlant l'échantillon dans un four à induction haute fréquence avec un flux et un support d'oxygène, le carbone du gaz échantillonné est converti en dioxyde de carbone (CO₂_​) et en monoxyde de carbone (CO), le soufre en dioxyde de soufre (SO₂_​) et l'hydrogène en humidité (H₂O_​). Après élimination de H₂O_​ à l'aide d'un absorbant, les CO₂ _​, CO et SO₂ _​ restants dans le support d'oxygène sont détectés séparément par des détecteurs NDIR.

Détecteur infrarouge non dispersif (NDIR)

Les principaux composants d'un capteur NDIR sont une source de lumière infrarouge, une chambre d'échantillon (cellule), un filtre optique et un détecteur infrarouge.

Selon la loi de Beer-Lambert, le gaz présent dans la chambre d'échantillonnage absorbe des longueurs d'onde lumineuses spécifiques. Le détecteur mesure l'atténuation de l'intensité de ces longueurs d'onde, permettant ainsi de déterminer la concentration de gaz.

Un filtre optique est utilisé pour isoler la longueur d'onde spécifique absorbée par la molécule de gaz étudiée. Le signal de la source est haché ou modulé afin de compenser le bruit de fond thermique par rapport au signal souhaité. Les détecteurs NDIR sont utilisés pour mesurer le CO_₂, le CO, le SO_₂ et l' H_₂O  (lorsque l'H_₂ doit être mesuré par NDIR).
Pour mesurer le CO₂, deux détecteurs sont utilisés avec deux filtres optimisés, permettant une mesure précise des concentrations faibles et élevées.

HORIBA, pionnier des analyseurs NDIR, a fait du NDIR l'une de ses technologies phares, proposant des instruments leaders du marché dans de nombreux domaines. Il est actuellement utilisé non seulement dans les analyseurs élémentaires, mais aussi dans de nombreux instruments couvrant un large éventail d'applications : analyseurs de gaz d'échappement de moteurs, analyseurs de NOx ambiants et analyseurs de gaz de cheminée.

Pour des informations techniques plus détaillées sur la méthode de détection de gaz NDIR, veuillez vous référer à Qu'est-ce que la méthode d'absorption infrarouge non dispersive (NDIR)?

Le carbone et le soufre peuvent être analysés à l'aide d'un four à induction ou d'un four à résistance pour la génération de gaz :

Four à induction

Pour mesurer le carbone total et le soufre et atteindre un rendement élevé, les fours à induction sont privilégiés. Cette méthode consiste à placer un échantillon dans un creuset en céramique contenant un fondant. Le chauffage par induction permet d'atteindre des températures élevées, généralement supérieures à 2 300 °C, grâce à un flux d'oxygène. Cette réaction génère du CO, du CO_₂ et du SO_₂. Bien que la température exacte puisse être inconnue, le courant appliqué peut être contrôlé et ajusté pendant l'analyse afin d'optimiser la méthode.

• EMIA-Expert - Le modèle phare de haute précision permet une mesure précise et exacte dans l'analyse des traces.
• EMIA-Pro - Le modèle d'entrée de gamme offre des performances de coût élevées et une utilisation facile.
• EMIA-Step - Le modèle de four de chauffage à résistance électrique tubulaire dispose d'une fonction de température de chauffage variable qui permet une analyse en la séparant par température et condition, ainsi qu'une analyse de la quantité entière.