幾種微量氧分析儀分析原理介紹

    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)起來比較麻煩。我廠的一臺(tái)空分的產(chǎn)品氮含氧量分析原來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，目前國內(nèi)還沒有**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。國內(nèi)常見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)和樣品沒有任何損耗，陰極為碳合金，陽極為鉑金絲，**只有美國的DELTA.F公司生產(chǎn)，測(cè)量原理是(1)：在陽極板上(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�物等的分析�?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)行過程中，儀器參數(shù)將發(fā)生逐漸變化，而給測(cè)量帶來誤差，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。