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幾種微量氧分析儀分析原理介紹 |
文章作者:高氧分析儀
審核:微量氧分析儀 發(fā)布日期 [2012年10月18日]
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來(lái)源:m.nftsignificance.com |
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2.1.化學(xué)電池法化學(xué)電池法的微量氧分析儀指的利用氧化還原電池的原理進(jìn)行微量氧分析,它的傳感器(檢測(cè)器)是化學(xué)原電池,主要由一個(gè)陰極,一個(gè)陽(yáng)極和電解液組成,以上部件密封于惰性的殼中,被測(cè)氣體中的氧進(jìn)入電池中陰極附近O2得到電子,陽(yáng)極由金屬鉛制成,失去電子本身被氧化,電池產(chǎn)生的電子由電路引出然后進(jìn)行補(bǔ)償修正放大,即可測(cè)出被測(cè)氣體中的氧含量。反應(yīng)式如下:O2+2H2O+4e-→40H-陰極Pb 2OH-→pbo H2O 2e陽(yáng)極總反應(yīng)式2pb+O2→2pbO因?qū)崿F(xiàn)方式的不同,可分為原電池法、燃料電池法和赫茲電池法,下面分別介紹。 2.1.1.原電池法原電池法的微氧儀是早期的產(chǎn)品,它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,檢測(cè)池是開(kāi)發(fā)式的,需要添加電解液,并可以清洗更換電極,使用成本較低。不過(guò)使用時(shí)要自配堿液,還要經(jīng)常添加蒸餾水,更換干燥劑硅膠,氣密性不易保證,維護(hù)起來(lái)比較麻煩。我廠的一臺(tái)空分的產(chǎn)品氮含氧量分析原來(lái)用的是南京鈦格金儀器儀表有限公司生產(chǎn)的EC-400型微量氧分析儀,靈敏度和穩(wěn)定性還可以,只要掌握好還是可以用的。該類儀器的電解液有酸性和堿性兩種,陽(yáng)極一般采用鉛電極,陰極采用惰性的銀或金電極,靈敏度降低時(shí)可以處理更換電極。 2.1.2燃料電池法該類儀器是原電池儀器的集成化、微型化,它的傳感器(檢測(cè)器)是微燃料電池,主要由一個(gè)陰極,一個(gè)陽(yáng)極和電解液組成,以上部件密封于惰性的殼中,被測(cè)氣體中的氧通過(guò)電池一面的(半透膜)擴(kuò)散膜進(jìn)入電池中,而內(nèi)部的電解液卻不能滲出,陰極由隋性的金屬制成,本身不參與氧化還原反應(yīng),陰極附近O2得到電子,陽(yáng)極由金屬鉛制成,失去電子本身被氧化,電池產(chǎn)生的電子由電路引出檢測(cè),即測(cè)出被測(cè)氣體中的氧含量。它的關(guān)鍵技術(shù)是擴(kuò)散漫膜,可以定量控制氧的滲透,防止水的滲出,目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有**的產(chǎn)品。該類儀器的主要缺點(diǎn)是需定期更換傳感器,并且傳感器不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存,對(duì)樣品的溫度和壓力敏感。國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的該類儀器主要有南京鈦格金儀器儀表有限公司的EC-400微量氧分析儀、EC-402微量氧分析儀,技術(shù)都比較成熟,使用的氧傳感器均為美國(guó)原裝進(jìn)口傳感器,性價(jià)比極高,此類儀器使用時(shí)要注意根據(jù)背景氣和干擾雜質(zhì)進(jìn)行選擇,才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。 2.1.3赫茲電池法赫茲電池式微氧儀算是化學(xué)電池法的一個(gè)特例,電極在使用過(guò)程中不消耗,類似一個(gè)電解池,儀器內(nèi)部提供1.300V直流電壓,提供電子轉(zhuǎn)移的能量,氧氣分子從樣氣入口進(jìn)入,樣氣出口排放出,電極、電解質(zhì)和樣品沒(méi)有任何損耗,陰極為碳合金,陽(yáng)極為鉑金絲,**只有美國(guó)的DELTA.F公司生產(chǎn),測(cè)量原理是(1):在陽(yáng)極板上(鉑金絲,樣氣出口):40H-→O2+2H2O+4e-在陰極板上(碳合金,樣氣入口):O2+2H2O+4e-→40H-該儀器在使用過(guò)程中只需定期添加純凈水或去離子水,維護(hù)量很小,并且加水后儀器可以很快穩(wěn)定。適用于N2、HE、Ar、H2和碳?xì)浠锏鹊姆治觯?低檢測(cè)限可達(dá)到75PPt,**性很高 2.2濃差電池法濃差電池法也稱為氧化鋯電池法,它是利用氧化鋯元件為檢測(cè)器的關(guān)鍵部件,以它為主體構(gòu)成測(cè)氧電池,包括氧化鋯管及涂制在管底部的鉬電極和電極引線,電極引線可將信號(hào)引出;加熱爐用于加熱氧化鋯管,使它恒定在設(shè)定溫度(780±10℃)上;標(biāo)氣管用于接通標(biāo)氣,校準(zhǔn)探頭;熱電偶用于測(cè)量氧電池中的溫度,接入變送器溫控系統(tǒng);接線板設(shè)有信號(hào)、熱電偶和加熱爐三對(duì)接線柱,其它還有過(guò)濾器、安裝法蘭和探頭外殼。如圖1所示,在氧化鋯管底的內(nèi)外表面有兩個(gè)鉑電極,即參比電極和測(cè)量電極,分別帶有兩根鉑引線,構(gòu)成一個(gè)氧化鋯測(cè)氧電池,即氧濃差電池,它在鉑電極的反應(yīng)原理是O2+4e→2O2-;2O2-→O2+4e,于是,兩電極間就形成了電位差,組成了濃差電池(2)。氧化鋯電池老化、積灰、SO2和SO3對(duì)電池的腐蝕等許多干擾因素的影響,運(yùn)行過(guò)程中,儀器參數(shù)將發(fā)生逐漸變化,而給測(cè)量帶來(lái)誤差,電池老化表現(xiàn)在內(nèi)阻升高和本底電勢(shì)增大兩個(gè)主要參數(shù)上。南京鈦格金儀器儀表的ZO-201微量氧分析儀、ZO-202微量氧分析儀(帶內(nèi)置泵),內(nèi)阻大于800Ω或本底電勢(shì)增大到(―25~―30)mV時(shí),氧量顯示出現(xiàn)跳動(dòng)現(xiàn)象,響應(yīng)遲緩。 |
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