Oznaczanie zawartości węgla i wodoru jako składników substancji organicznej stanowi jeden z ważnych elementów przy określaniu właściwości paliwowych odpadów. Analiza elementarna wykonywana w pełnym zakresie obejmuje oznaczanie zawartości : węgla, wodoru, azotu i siarki. Oznaczenie tych. elementarnych składników substancji organicznej jest niezbędne przy sporządzaniu bilansu materiałowego paleniska, przyjmując jako metodę unieszkodliwiania odpadów - spalanie. Zawartość tych składników niezbędna jest przede wszystkim do obliczenia ilości tlenu potrzebnego do pełnego spalenia substancji organicznej zawartej w odpadach w palenisku technicznym.
Metoda oznaczania
Zasada metody polega na:
-całkowitym spaleniu odważki odpadów w strumieniu powietrza w obecności substancji utleniających i - katalizatorów,
-absorpcji powstałych w wyniku spalania dwutlenku węgla i wody'
-wagowym oznaczeniu powstałych produktów spalania,
-obliczeniu na podstawie uzyskanych wyników zawartości węgla i wodoru w badanych odpadach stosując odpowiednie współczynniki przeliczeniowe.
Spalanie odpadów umieszczonych w specjalnym naczyńku /łódeczce/ obywa się w rurze kwarcowej, w której znajduje się odpowiednie wypełnienie.
Całkowitość spalania w temperaturze 600 - 700C zależy niewątpliwie od odpowiednio długiego czasu styku palnej mieszaniny gazów z rozżarzonym wypełnieniem rury oraz od długości stałego nadmiaru tlenu w gazach przepływających przez rurę. Regulacja termicznego rozkładu analizowanej substancji i szybkość utleniania ma duży wpływ na uzyskiwane wyniki i powinna być wykonana z niezwykłą starannością. Należy, bowiem wziąć po uwagę, że związki organiczne zachowują się bardzo różnie przy ogrzewaniu. Część związków przy ogrzewaniu paruje lub sublimuje, inne ulegają rozkładowi z wydzieleniem palnych par lub gazów i zwęgleniu. Rozkład termiczny może w pewnej temperaturze przebiegać ze zwiększoną szybkością i zmusza prowadzącego spalanie do szybkiego obniżenia temperatury co nie zawsze jest możliwe do wykonania. Zbyt szybkie utlenianie się substancji spalanej może doprowadzić nie tylko do niezupełnego spalania, także do eksplozji w rurze i całkowitego udaremnienia analizy. Spalanie substancji organicznej umieszczonej w rurze / w uproszczonych modelach aparatury/ odbywa się ręcznie przy zastosowaniu odpowiednich mikropalników. Wypełnienie rury do spalań powinno być tak dobrane, aby takie produkty spalania jak: clorowce, tlenki siarki i tlenki azotu zostały związane lub przekształcone w składniki chemicznie obojętne, natomiast dwutlenek węgla i woda powinny przejść do aparatów pochłaniających umieszczonych za wypełnieniem w końcowej części rury. Dobór odpowiedniego wypełnienia rury do spalań ma szczególnie duże znaczenie przy spalaniu tak niejednorodnego materiału jakim są odpady. Do utleniania stosowane są zwykle albo związki stałe chemiczne o działaniu utleniającym w podwyższonej temperaturze, lub tlen w obecności platyny jako katalizatora. Często obydwa te czynniki stosowane są jednocześnie. Do najczęściej używanych środków utleniających zalicza się: CuO, PbCrO4, MnO2. Tlenek miedziowy i chromian ołowiany utleniają substancje organiczne ilościowo już poniżej temperatury 650-750 C. Temperatura, w której odbywa się spalanie nie powinna być niższa niż 550 C, jeśli spalanie ma być ilościowe. Chromian ołowiany, ma poza działaniem utleniającym, również zdolność wiązania tlenków siarki oraz chlorowców.
Ponadto do ilościowego związania chlorków stosuje się i srebro w postaci siatki lub pasków umieszczonych w rurze i ogrzanych do temperatury 500 C. Znajdujące się w wypełnieniu rury srebro może również związać ilościowo tlenki siarki, ale powinna być wtedy podwyższona temperatura do 700 °C. Bardzo skutecznym środkiem zatrzymującym zarówno tlenki siarki jak również chlorowce jest srebro osadzone na tlenku glinu. Najczęściej jednak w celu całkowitego ilościowego związania tlenków siarki i chlorowców w wypełnieniu rury znajduje się srebro i chromian ołowiany. Najtrudniejszym zadaniem jest usunięcie z produktów spalania tlenków azotu, tworzących się przy spalaniu związków organicznych zawierających azot. Ilość tlenków azotu powstałych przy spalaniu zależy od budowy chemicznej spalanej substancji i sposobu postępowania przy spalaniu. Tlenki azotu można usunąć przez redukcję za pomocą miedzi metalicznej, lub też przez zatrzymanie ich w rurze do spalań za pomocą odpowiednich środków pochłaniających.
Najczęściej stosowanym środkiem do absorpcji tlenków azotu w rurze do spalań jest dwutlenek ołowiu. Związek ten wiąże również chlorowce oraz inne tlenki siarki. Dwutlenek ołowiu jako część uniwersalnego wypełnienia rury do spalań może być używany w postaci granulowanej lub też osadzony na azbeście włóknistym lub pumeksie.
Do pochłaniania dwutlenku węgla stosuje się zwykle aparaty absorpcyjne wypełnione, których wypełnienie stanowi: wapno sodowane, wodorotlenek sodowy, askaryt /azbest sodowany/, i nadchloran magnezowy. Do pochłaniania wody / jako środki suszące / stosuje się aparaty absorpcyjne wypełnione: bezwodnym chlorkiem wapniowym, bezwodnym siarczanem miedziowym, bezwodnym chlorkiem kobaltowym oraz krzemionką aktywowaną.
Należy przyjąć zasadę, że przed rurą do spalań umieszcza się te same i tej samej jakości środki oczyszczające gaz nośny wprowadzany do rury podczas spalania /tlen lub powietrze/ i za rurą do absorpcji produktów spalania.
Do łączenia poszczególnych części aparatury do spalania powinno się używać specjalnie przygotowane do tego celu węże polietylenowe lub też szlify. Węże polietylenowe są dogodniejsze w użyciu, gdyż nie powodują usztywniania aparatury, ale połączenia na szlif gwarantują wyższą szczelność pod warunkiem stosowania odpowiedniego smaru / apiezonowy, silikonowy lub bezwodna lanolina!.