在电弧炉式碳硫分析仪的常规操作实验中,三氧化钼(MoO3)是作为添加剂存在的,电弧炉主要靠试样和添加剂的氧化燃烧放出热量,使试样熔化,MoO3在里面起到的事什么作用呢?
一级品的MoO3硫的含量应低于0. 0007%,比分析纯MoO3硫含量低于0.002%还要严格。控制MoO3中硫的空白值,是至关重要的。若空白值高,对硫的测定有害。需用优质纯的MoO3作添加剂,才有利于SO2的测定。
在电弧炉中,硫离子靠扩散从熔融的液相介质中到熔体表面,再与氧气接触氧化生成SO2,扩散的速度取决于温度和搅拌。提高温度有利于硫的测定,然而如何实现搅拌呢?这里MoO3有奇妙的作用。
MoO3 的熔点795℃,沸点1155℃,MoO3沸腾时,体积增加约5000倍,它从液相中逸出时,产生气泡,起到了良好的搅拌作用,增加了硫离子向表面的扩散速度,有利于SO2的生成。
三氧化钼的作用
MoO3 的另一个重要作用是防止管道吸附。管式炉与高频炉燃烧也有吸附现象,但电弧炉燃烧吸附现象最为严重,经研究发现,吸附与Fe2O3有关系:
SO2+1/2O2=SO3(其中Fe2O3起催化作用)
SO2氧化成SO3在1000 K时的平衡转化率为63% ,若无Fe2O3存在,反应速度极慢,SO2很难转化成SO3;Fe2O3在1000K是良好的催化剂,加速SO2的转化,这样就有一定数量的SO3生成。SO3 是酸性极强的氧化物,它与碱性的SnO或Fe2O3生成相应的盐,引起的后果是测硫的结果偏低,通俗的说法,即管道吸附。MoO3 能与FeO生成FeMoO4减少Fe2O3的数量。另外MoO3当温度低于795℃时,从气相、液相转化为固相,此固体粉末覆盖在Fe2O3的表面,隔绝了SO2和O2与Fe2O3的接触,Fe2O3失去催化作用,SO2难于转化成SO3,使测硫的结果较好。
综上所述,MoO3是酸性氧化物,它的加入有利于SO2的释放,它在1155℃生成气体,从液相中逸出时,起良好的搅拌作用,有利于硫离子的扩散和SO2的生成。它能破坏Fe2O3的催化作用,防止管道吸附,它可以制成高纯度的MoO3,有较小的碳硫空白值。因此,MoO3是电弧炉燃烧测定碳硫的良好添加剂。