Количественный анализ, анализ спектра термогравиметрии массы для реакции с Газы

Понимание в глубине реальных особенностей процесса реакции — один из важнейших вопросов для разработки передовых материалов и создание новой энергии преобразования системы или металлургии производство процесса¹. Почти все реакции осуществляются в нестационарных условиях, и потому, что их параметров, включая концентрацию и расход реагентов и продуктов, всегда изменения температуры или давления, трудно четко характеризуют реакция особенность только один параметр, например через уравнение Аррениуса. В самом деле концентрация подразумевает только отношения между компонентом и смеси. Реальные реакции поведения не может быть затронуто, даже несмотря на то, что концентрация компонента в одной сложной реакции корректируется в значительной степени, поскольку другие компоненты могут иметь сильное влияние на него. Напротив, скорость потока каждого компонента, как абсолютного количества, может дать убедительный информацию для понимания характеристик реакций, особенно очень сложные.

В настоящее время TG-MS счальная система оснащена техникой ионизации (EI) электрон использовалась как распространенных инструмент для анализа особенностей реакций с Газы^2,3,4. Однако во-первых, следует отметить, что Ион текущего (IC) получены из системы MS делает его трудно непосредственно отражает скорость потока или концентрации газов. Массовое дублирование IC, фрагмент, тяжелой массы дискриминации и влияние диффузии газов в печи thermogravimeter значительно может препятствовать количественного анализа для TG-MS⁵. Во-вторых EI является наиболее распространенных и легко доступных Сильная ионизация технику. МС система с EI легко приводит к фрагментов и часто напрямую не отражают некоторые органические газы с большей молекулярной массой. Таким образом MS систем с различными мягкая ионизация методы (например, photoionization [PI]) одновременно необходимы для расстановки переносов в Термовесы (ТГ) и применяется для эволюционировали газового анализа⁶. В-третьих интенсивность IC на некоторых соотношения массы и заряда (m/z) не может использоваться для определения Динамическая характеристика любой реакции газ, потому что это часто зависит от другой ICs для сложной реакции с многокомпонентные эволюционировали газов. Например падение в IC кривой конкретного газа не обязательно свидетельствуют о снижении его скорость потока или концентрации; Вместо этого может быть подвержен воздействию других газов в сложной системе. Таким образом важно принимать во внимание все газы ICs, конечно с перевозчиком и инертного газа.

В самом деле количественный анализ, основанный на массовые спектр сильно зависит от определения коэффициента калибровки и относительной чувствительности системы TG-MS. Мациевский и байкеров⁷ расследование в тепловой анализатор масс-спектрометр (TA-МС) системы, в которой та соединен с подогревом капилляров к квадрупольного МС, влияние экспериментальной параметров, включая концентрацию газов видов, температуры, скорости потока и свойства газа-носителя, на чувствительность масс-спектрометрических анализа. Развивались Газы были калибровка разложения твердых веществ через известные, нейтро реакции и впрыскивать определенное количество газа в потоке газа перевозчика с постоянной скоростью. Экспериментальные результаты показывают, что отрицательные линейная корреляция MS сигнал интенсивность эволюционировали со скорость потока газа перевозчика и развивались газа, которые MS интенсивности не зависит от температуры и объема анализируемого газа. Кроме того на основе метода калибровки, Мациевский et al. ⁸ изобрел Импульсный термический анализ (ЗПТ) метод, который обеспечивает возможность определить скорость потока одновременно отслеживая изменения массы, Энтальпия и газовый состав результатом реакции курс. Однако до сих пор трудно дать убедительные сведения о сложной реакции (например, сжигания/газификация угля) с использованием традиционного анализа TG-MS или ЗПТ методов.

Для того, чтобы преодолеть трудности и недостатки традиционных измерения и метод анализа для TG-MS системы, мы разработали метод количественного анализа ECSA⁹. Основополагающий принцип ECSA на основе механизма сцепления TG-MS. ECSA может принимать во внимание все газы ICs, включая реакции газов, перевозчик газов и инертных газов. После создания калибровочный фактор и относительной чувствительности некоторых газов, реальной массы или Молярный расход каждого компонента может определяться расчет матрицы IC (т.е., массовые спектр TG-MS). По сравнению с другими методами, ECSA для системы TG-MS может эффективно отдельных перекрывающихся спектра и ликвидации массовой дискриминации и температур зависимая эффект TG. Данные, подготовленные ECSA доказали быть надежными через сравнение между массового расхода газов и потери массы данных, дифференциальных термогравиметрии (ДТГ). В этом исследовании мы использовали передовые ТГ-ДТА-EI/PI-MS инструмент¹⁰ для проведения экспериментов (рис. 1). Этот инструмент состоит из цилиндрических квадрупольного MS и горизонтальной термогравиметрии дифференциальных тепловых анализатор (ТГ-ДТА) оснащены EI и PI режиме и с интерфейсом скиммер. ECSA для системы TG-МС определяет параметры физики всех газов, развивались, используя реальный механизм сцепления TG-мс (то есть, равный относительное давление) осуществлять количественный анализ. Общий процесс анализа включает в себя калибровки, сам тест и данных анализа (рис. 2). Мы представляем два примера эксперименты: (1) разложения СаСО₃ только с развивалась газ CO₂ и разложение hydromagnesite развивались газом CO₂ и H₂O, для оценки ECSA на систему однокомпонентные измерение и (2) тепловой пиролиза бурых углей с Газы неорганических газов CO, H₂и CO₂и органических газов CH₄C₂H₄, C₂H₆, C₃H₈, C₆H₁₄, и т.д., для оценки ECSA на многокомпонентной системы измерения. ECSA, основанная на системе TG-MS — это метод всеобъемлющего решения для количественного определения количество газов в термической реакции.