انواع دتکتور در دستگاه HPLC
نوامبر 23, 2025
اندازهگیری دقیق گوگرد یکی از پارامترهای کلیدی در کنترل کیفیت مواد نفتی، فرآوردههای پالایشی، گازهای صنعتی، پلیمرها، فلزات، کودهای شیمیایی و مواد غذایی است. حضور گوگرد اضافی باعث بروز مشکلات جدی در صنایع مختلف میشود؛ از جمله افزایش آلایندگی، تولید گاز SO₂، کاهش بازده فرآیندهای احتراقی، ایجاد خوردگی شدید، افت کیفیت سوخت و آسیب به کاتالیستها.
استانداردهای جهانی نیز امروزه بهطور سختگیرانه میزان گوگرد در سوختها را محدود کردهاند (بهطور مثال استاندارد یورو 6 برای سوخت خودروها). برای اندازهگیری دقیق و قابلاعتماد گوگرد، دستگاهی تخصصی و پیشرفته با عنوان سولفور آنالایزر (Sulfur Analyzer) مورد استفاده قرار میگیرد که بسته به نوع صنعت و ویژگی نمونه، از تکنیکهای مختلف تجزیه بهره میبرد.
سولفور آنالایزر چیست؟
سولفور آنالایزر دستگاهی تحلیلی است که برای اندازهگیری کمی و گاهی کیفی گوگرد در نمونههای جامد، مایع و گازی استفاده میشود. این دستگاهها بر اساس اصول علمی مختلفی مانند فلورسانس اشعه ایکس، احتراق در دمای بالا، فلورسانس فرابنفش، الکتروشیمی، طیف سنجی و روشهای حرارتی–کاتالیستی کار میکنند.
بسته به نوع کاربرد، آنالایزرها قادرند غلظت گوگرد را در محدودهای از ppb (قسمت در میلیارد) تا درصد اندازهگیری کنند.
چرا اندازهگیری گوگرد اهمیت دارد؟
وجود گوگرد در مواد مختلف اثرات مستقیم و غیرمستقیمی بر کیفیت محصول، ایمنی تجهیزات و محیطزیست دارد. چند نمونه مهم:
۱. تولید آلایندههای خطرناک
گوگرد موجود در سوختها هنگام سوختن به SO₂ و SO₃ تبدیل میشود که باعث:
- آلودگی هوا
- باران اسیدی
- آسیب به ریهها
- تخریب اکوسیستمها
میشود.
۲. خوردگی تجهیزات
ترکیبات گوگردی مانند H₂S و SO₂ به شدت خورندهاند و میتوانند خسارات سنگین به خطوط لوله، مبدلها، بویلرها و راکتورها وارد کنند.
۳. کاهش کیفیت سوخت
وجود گوگرد باعث:
- کاهش عدد اکتان و ستان
- آسیب به کاتالیستهای واحدهای پالایش
- ایجاد رسوب و سایش
میشود.
۴. عدم انطباق با استانداردهای جهانی
صنایع پالایشی و انرژی ملزم به رعایت استانداردهایی مثل:
- ASTM D5453
- ASTM D2622
- ISO 20884
- EN 20846
هستند و بدون دستگاههای دقیق سولفور آنالایزر این کار ممکن نیست.
انواع سولفور آنالایزر بر اساس تکنیک عملکرد
در ادامه پیشرفتهترین تکنیکهای موجود را بررسی میکنیم:
۱. روش فلورسانس اشعه ایکس (XRF Sulfur Analyzer)
اصل عملکرد
نمونه در معرض اشعه X قرار میگیرد، اتمهای گوگرد برانگیخته میشوند و تابش فلورسانس X ساطع میکنند. شدت تابش متناسب با مقدار گوگرد است.
مزایا
- بدون نیاز به آمادهسازی پیچیده
- سرعت بالا
- مناسب مایعات نفتی، روغنها، پلیمرها و وکسها
- قابلیت اندازهگیری از 0.2 ppm تا درصد
نوع دستگاه
- WDXRF (طیف سنجی پراش طولموجی)
- EDXRF (طیف سنجی پراش انرژی)
استانداردها
- ASTM D4294
- ISO 20884
2. روش احتراقی – فلورسانس فرابنفش (UV-F Sulfur Analyzer)
اصل عملکرد
- نمونه در کوره ۱۰۰۰–۱۳۰۰°C سوزانده میشود و گوگرد تبدیل به SO₂ میشود.
- SO₂ تحت تابش UV، فلورسانس تولید میکند و دتکتور شدت آن را اندازهگیری میکند.
مزایا
- دقت بسیار بالا (ppb)
- مناسب سوختهای کمگوگرد، گاز طبیعی، LPG
- ضرایب کالیبراسیون پایدار
صنایع هدف
- پالایشگاهها
- صنایع گاز
- آزمایشگاههای محیطزیست
استانداردها
- ASTM D5453
- ASTM D6667
۳. روش کولومتری (Coulometric Sulfur Analyzer)
اصل عملکرد
SO₂ حاصل از احتراق در محلول جاذب حل میشود و باعث ایجاد واکنش الکتروشیمیایی میگردد. جریان الکتریکی تولید شده با مقدار گوگرد رابطه مستقیم دارد.
مزایا
- قیمت مناسبتر
- مناسب نمونههای صنعتی، معدنی و آلی
- حساسیت متوسط تا بالا
۴. روش طیف سنجی جرمی ترکیبشده با احتراق (Combustion-MS)
این روش در آزمایشگاههای تحقیقاتی پیشرفته و واحدهای تحقیق و توسعه کاربرد دارد.
مزایا
- بالاترین دقت در تشخیص ترکیبات گوگردی آلی
- امکان تشخیص گونههای مختلف گوگرد
- کاربرد تحقیقاتی و R&D
ساختار و اجزای اصلی سولفور آنالایزر
هر دستگاه متناسب با تکنیک، بخشهای اصلی زیر را دارد:
۱. سیستم تزریق نمونه
- سرنگهای اتومات
- مبدلهای گاز
- کاپهای نمونهگیری
۲. کوره احتراق یا محفظه X-Ray
- دمای کار ۱۰۰۰ تا ۱۳۰۰°C
- طراحی مقاوم در برابر خوردگی
- رصد اتومات دما
۳. سیستم انتقال گاز و فیلترها
- گاز حامل (He یا Ar یا O₂)
- فیلترهای حذف رطوبت
- مبدلهای SO₂
۴. دتکتور
بسته به مدل:
- UV Fluorescence
- XRF Detector
- Coulometric Cell
- Mass Spectrometer
۵. واحد پردازش و نرمافزار
- کالیبراسیون چندنقطهای
- منحنی استاندارد
- پایش خطاها
- ذخیره و انتقال دادهها
مراحل کار دستگاه سولفور آنالایزر
۱. آمادهسازی نمونه
- همگنسازی نمونه مایع
- خردسازی نمونه جامد
- کنترل دما
۲. تزریق به سیستم
توسط سوزن اتوماتیک یا سیستم جریان گاز.
۳. تجزیه
- در روشهای احتراقی، نمونه کاملاً اکسید میشود.
- در روش XRF نمونه بدون تجزیه مورد تابش قرار میگیرد.
۴. تشخیص و اندازهگیری
دتکتور سیگنال را دریافت کرده و تبدیل به مقدار گوگرد میکند.
۵. پردازش داده
نمایش نتیجه به صورت:
- ppm
- ppb
- درصد وزنی
- نمودار و گزارش
کاربردهای گسترده سولفور آنالایزر در صنایع
۱. صنعت نفت، گاز و پتروشیمی
- ارزیابی کیفیت نفت خام
- کنترل بنزین و گازوئیل یورو 4 و یورو 6
- کنترل HDS در واحدهای گوگردزدایی
- اندازهگیری ترکیبات گوگردی در گاز طبیعی
۲. صنایع فلزی و معدنی
- اندازهگیری گوگرد در فولاد
- آنالیز زغالسنگ، کک متالورژی و سنگ معدن
۳. محیطزیست
- اندازهگیری گوگرد در سوخت نیروگاهها
- پایش هوای خروجی دودکشها
۴. صنایع غذایی و کشاورزی
- گوگرد در کودهای شیمیایی (S, SO₄²⁻)
- ترکیبات گوگردی در پیاز، سیر، سبزیجات، پروتئینها
۵. صنایع پلیمر و پتروشیمی
- کنترل کیفیت پلیاتیلن و پلیپروپیلن
- تشخیص افزودنیهای گوگردی
روشهای کالیبراسیون سولفور آنالایزر
۱. استانداردهای مایع آماده (Certified Reference Material – CRM)
برای بنزین، گازوئیل، نفت سفید، روغن موتور.
۲. استانداردهای گازی
برای آنالایزرهای مخصوص گاز طبیعی.
۳. منحنی کالیبراسیون چند نقطهای
4 تا 6 نقطه برای افزایش دقت.
۴. آزمونهای صحتسنجی روزانه
Check Sample / QC Sample
نگهداری و سرویس دورهای سولفور آنالایزر
برای حفظ دقت اندازهگیری، جلوگیری از خطاهای تحلیلی و افزایش طول عمر دستگاه، رعایت نکات زیر ضروری است:
- تمیزکردن منظم مسیر گاز جهت جلوگیری از تجمع رطوبت و ذرات که میتواند روی سیگنال نهایی اثر بگذارد.
- تعویض دورهای فیلترها شامل فیلتر رطوبت، ذرات و گازهای مزاحم برای حفظ کیفیت جریان گاز حامل.
- انجام کالیبراسیون دورهای بر اساس استانداردهای معتبر و برنامه سازنده جهت اطمینان از صحت نتایج.
- بررسی نشتی گاز (Leak Test) برای جلوگیری از ورود هوا و کاهش حساسیت یا بروز خطای تحلیل.
- تعویض لامپ UV در دستگاههای UV-Fluorescence طبق ساعت کارکرد توصیهشده، زیرا کاهش شدت تابش باعث افت دقت میشود.
- استفاده از گازهای حامل با خلوص بالا (He، Ar یا O₂) جهت کاهش نویز و افزایش پایداری اندازهگیری.
جمعبندی
سولفور آنالایزر یکی از پیشرفتهترین ابزارهای تحلیلی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، محیطزیست، متالورژی و مواد غذایی است. با تکنیکهای گوناگون مانند XRF، UV-Fluorescence، Combustion، Coulometric و Mass Spectrometry امکان اندازهگیری مقدار گوگرد در محدوده گستردهای از غلظتها فراهم میشود.
این دستگاهها برای کنترل کیفیت، رعایت استانداردهای بینالمللی و کاهش آلایندگی بسیار ضروری هستند. انتخاب یک سولفور آنالایزر مناسب نیازمند توجه به نوع نمونه، تکنیک مورد نیاز، حساسیت، استانداردهای مرتبط و هزینههای عملیاتی است.
