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Die Bedienung des ELEMENTRAC CS-d ist einfach und erfordert nur wenige Einzelschritte. Die typische Probenmenge für die Kohlenstoff- und Schwefelanalyse liegt bei ca. 50 bis 1000 mg. Damit lassen sich Gehalte von 1 ppm bis 100% sicher und zuverlässig erfassen. Vor der Verbrennung im ELEMENTRAC CS-d ist eine Probenahme von der Ausgangsmasse notwendig, die stark von Matrix zu Matrix variiert. Eine Orientierung hierzu bieten internationale Normen wie z. B. DIN EN ISO 14284 (Probenahme für Stahl und Eisen).
Die Probe wird mit ihrer ID in der Software angemeldet. Ihr Gewicht wird von der Waage (siehe Schritt 2) automatisch übernommen.
Für die C/S Analyse sind Probenmengen von 50 mg bis 1000 mg üblich. Diese werden in einen Keramiktiegel eingewogen und mit Zuschlagsstoffen (z. B. Wolfram) versehen. Für die sichere Analyse ist die Geometrie der Probe (z. B. Draht, Pulver, Pin usw.) unwesentlich.
Der Keramiktiegel mit der Probe wird auf den Probenständer des CS-d gestellt und die Analyse mit Hilfe der ELEMENTS Software gestartet. Diese steuert alle nachfolgenden Einzelschritte wie Verbrennung und Auswertung.
Die Probe wird mit ihrer ID in der Software angemeldet. Ihr Gewicht wird von der Waage (siehe Schritt 2) automatisch übernommen.
Bei einer C/S Analyse im Widerstandsofen sind Probenmengen von 50 – 500 mg üblich, welche direkt auf ein Schiffchen appliziert werden. Zuschläge sind im Allgemeinen nicht notwendig.
Die Probe wird vor der Ofenöffnung platziert und die Messung in der Software gestartet. Eine grüne LED zeigt an, wann die Probe dem Ofen zugeführt werden kann. Die ELEMENTS Software nimmt während der Verbrennung kontinuierlich Messwerte auf.
60 bis 240 Sekunden nach Analysenstart liegen die Messwerte vor, welche via Report oder LIMS exportiert und ausgedruckt werden können.
Der ELEMENTRAC CS-d kann für die Bestimmung nur eines Elements, Kohlenstoff oder Schwefel, konfiguriert werden oder für die simultane Analyse beider Elemente. Er nutzt dafür bis zu vier Infrarotmesszellen, die an die jeweiligen Kundenanforderungen angepasst werden können. Mit der Länge der Küvette steigt auch die Sensitivität für geringe Konzentrationen (z. B. 10 ppm). Kürzere Küvetten können auch noch Proben mit geringem Gehalt im ppm Bereich messen, allerdings steigt die Standardabweichung der gemessenen Werte deutlich an. Für die optimale Messung von niedrigen und hohen Konzentrationen empfiehlt sich daher die Verwendung von zwei Infrarotmesszellen je Element. Neueste Detektortechnologie erlaubt einen weiten Messbereich für Kohlenstoff und Schwefel vom ppm-Bereich bis zu 100 % sowohl im Induktions- als auch im Widerstandsofen. Zudem bieten serienmäßig verbaute Goldküvetten eine höhere Zuverlässigkeit bei der Elementaranalyse halogenhaltiger Proben. Optional kann der ELEMENTRAC CS-d mit einer Halogenfalle ausgerüstet werden, um auch sehr hohe Halogenkonzentrationen sicher zu binden. Der Kohlenstoff / Schwefel Analysator ist zudem in einer speziellen Konfiguration für die Analyse von Zement erhältlich.
Infrarotmesszellen mit flexiblem Messbereich
Der ELEMENTRAC CS-d bietet serienmäßig intelligente Lösungen, um auch anspruchsvolle Proben zuverlässig und sicher auf ihren Kohlenstoff- und Schwefelgehalt zu analysieren:
Intelligente Verbrennung im Induktionsofen
Durch die hohen Temperaturen im Induktionsofen von >2000 °C und den hohen Sauerstofffluss von 180 L/Stunde lassen sich feste Proben aller Art sicher aufschließen, um so den C/S Gehalt mit Hilfe von Infrarotmesszellen zu bestimmen. Eine sorgfältige Verbrennung gewährleistet hierbei eine zuverlässige Messung.
Da Pulverproben leicht aus dem Tiegel spritzen können, was zu Minderbefunden führen kann, verfügt der CS-d über ein intelligentes Lanzen- und Verbrennungsmanagement, welches eine vollständige Verbrennung ohne Probenverlust gewährleistet.
Hierzu kann der zu dosierende Sauerstoffstrom über eine Lanze oder die Kammer appliziert werden, was ein Verpusten der Probe verhindert und eine bessere Kontrolle der Verbrennung ermöglicht. Die Ramping Funktion des Induktionsofens unterstützt dabei eine sanfte Verbrennung durch einen schrittweisen Anstieg der Leistung.
Probenschleuse am Widerstandsofen (Blindwertreduktion)
Der ELEMENTRAC CS-d gewährleistet auch die sichere und präzise Analyse von Proben mit niedrigem Kohlenstoffgehalten im Widerstandsofen. Durch die optimierte Geometrie der Probenschleuse mit reduziertem Durchmesser, sowie eine Sauerstoffspülung am Probeneingang wird der CO2 Blindwert der Atmosphäre bei der Probenzufuhr drastisch reduziert und eine sichere Kohlenstoffanalyse im niedrigen Messbereich ermöglicht.
Neben den integrierten Lösungen des ELEMENTRAC CS-d stehen weitere Optionen zur Verfügung, die die Effizienz der Kohlenstoff-/Schwefelmessung weiter erhöhen.
Der Induktionsofen am ELEMENTRAC CS-d kann optional mit einem automatischen Probengeber ausgerüstet werden. Das Standardmodul verfügt über 36 Tiegelpositionen, beim XL Modell sind es sogar 130 Positionen, womit ELTRA in diesem Bereich den größten Autoloader im Markt anbietet.
Kohlenstoff wird sowohl in seiner Gesamtheit (TC = Total Carbon), als auch in seinen Fraktionen (TOC = Total Organic Carbon) und TIC (Total Inorganic Carbon) bestimmt. Das ELTRA TIC Modul misst am ELEMENTRAC CS-d den TIC Gehalt (z.B. in Kalkstein) durch Ansäuern in Produkten wie Böden oder Baustoffen.
Die übersichtliche, Windows-basierte ELEMENTS Software ist die zentrale Steuerung sämtlicher ELTRA ELEMENTRAC Elementaranalysatoren.
Das zentrale Fenster der ELEMENTS Software (Analyse und Ergebnisse) bietet direkten Zugang zu allen wesentlichen Funktionen für die tägliche Arbeit. Von hier aus können gemessene Proben gruppiert und exportiert, sowie neue Proben angemeldet und gemessen werden. Außerdem lassen sich verschiedene untergeordnete Funktionen, wie Messeinstellungen, Kalibrierung, Diagnose, Status, per Maus oder Tastatur aufrufen.
Legierungen, Asche, Karbide, Gusseisen, Zement, Keramik, Kohle, Koks, Kupfer, Glas, Gips, Eisen, Kalkstein, Metalle, Mineralien, Öl, Erze, Pflanzenteile, Refraktärmetalle, Gummi, Sand, Böden, Stahl, Titan, Tabak, ...
| Elemente | Kohlenstoff, Schwefel |
| Probenart | anorganisch, organisch |
| Ofenausrichtung | horizontal (Widerstandsofen) und vertikal (Induktionsofen) |
| Probenträger | Keramikschiffchen / Keramiktiegel |
| Anwendungsbereich | Agrarwissenschaften, Baustoffe, Chemie / Kunststoffe, Geologie / Bergbau, Glas / Keramik, Kohle / Kraftwerk, Maschinenbau / Elektrotechnik, Medizin / Pharma, Stahl / Metallurgie, Umwelt / Recycling |
| Öfen | Induktionsofen, Temperaturen über 2.000 °C Widerstandsofen (Keramikröhre), einstellbar bis 1550 °C (in Schritten von 1 °C) |
| Messprinzip | Infrarotabsorption |
| Anzahl IR-Zellen | 1 - 4 |
| Material IR Pfad | Gold |
| Typische Analysenzeit | Induktionsofen 40 - 50 s Widerstandsofen 60 - 120 s |
| Erforderliche Chemikalien | Magnesiumperchlorat, Natriumhydroxid, platiniertes Siliziumdioxid (alternativ Kupferoxid) |
| Erforderliche Gase | Pressluft (4 - 6 bar / 60 - 90 psi) Sauerstoff 99.5 % (2 - 4 bar / 30 - 60 psi) |
| Elektrische Anschlusswerte Induktionsofen | 230 V, 50/60 Hz, 16 A Sicherung |
| Elektrische Anschlusswerte Widerstandsofen | 230 V, 50/60 Hz, 20 A Sicherung |
| Abmessungen (B x H x T) | 89 x 84 x 79 cm |
| Gewicht | ~ 200 kg |
| Erforderliches Zubehör | Monitor, PC, Waage (Auflösung 0,0001g) |
| Optionales Zubehör | Ausglühofen HTF-540, Autoloader for 36 crucibles, Halogenfalle, Trägergas-Reinigungsofen, autoloader for 130 crucibles |
Unabhängig vom verwendeten Ofen entstehen bei der Verbrennung von kohlenstoff- und schwefelhaltigen Proben die gasförmigen Moleküle SO2 und CO2. Die Verbrennungsgase werden in bis zu 4 elementselektiven Infrarotmesszellen erfasst.
Um eine präzise und korrekte Messung zu gewährleisten, decken üblicherweise zwei Messzellen für jedes Gas (CO2 oder SO2) einen weiten Konzentrationsbereich ab. Bei der Verwendung des Induktionsofens werden die Verbrennungsgase (CO2, SO2, Spuren von CO) zusammen mit dem Trägergas Sauerstoff zur Staubentfernung durch einen Metallfilter geleitet. Nachfolgend entfernt eine Säule mit Magnesiumperchloratfüllung eventuell vorhandene Spuren von Wasser. Im Anschluss erfolgt die Messung von SO2 im getrockneten Analysengas in bis zu zwei unterschiedlich sensitiven Infrarotmesszellen. Hieran schließt sich die Oxidation mittels beheiztem platiniertem Silika an, um CO zu CO2 und SO2 zu SO3 zu oxidieren. Cellulose absorbiert das gasförmige SO3 und CO2 wird in bis zu zwei Infrarotmesszellen erfasst. Mit Abschluss des Messvorganges berechnet die ELEMENTS Software das Ergebnis und das Verbrennungsgas wird zum Auslass geleitet
Während im Induktionsofen des CS-d üblicherweise anorganische Proben wie Stahl, Gusseisen, und Keramiken analysiert werden, findet der Widerstandsofen für organische Proben wie Kohle, Koks oder Böden Verwendung. Kohle wird in diesem Ofen üblicherweise bei ca. 1350 °C zu SO2, Wasserdampf und CO2 verbrannt. CO wird unter diesen Bedingungen i. d. R. nicht gebildet. Die Verbrennungsgase passieren zuerst einen keramischen Filter zur Entfernung von Partikeln und nachfolgend ein mit Magnesiumperchlorat gefülltes Reagenzienrohr. Die getrockneten Verbrennungsgase passieren den gleichen Analysenweg wie beim Induktionsofen, jedoch ist der Katalyseofen ausgeschaltet, da keine Oxidation von CO notwendig ist.
Bei geringeren Temperaturen (z. B. 600 °C) steigt das Risiko der unvollständigen Verbrennung und Bildung von Kohlenmonoxid. In solchen Fällen kann der Katalysator optional zugeschaltet werden.
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