幾種微量氧分析儀分析原理介紹

    2.1.化學電池法化學電池法的微量氧分析儀指的利用氧化還原電池的原理進行微量氧分析，它的傳感器(檢測器)是化學原電池，主要由一個陰極，一個陽極和電解液組成，以上部件密封于惰性的殼中，被測氣體中的氧進入電池中陰極附近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行補償修正放大，即可測出被測氣體中的氧含量。反應式如下：O2＋2H2O＋4e-→40H-陰極Pb 2OH-→pbo H2O 2e陽極總反應式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，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，檢測池是開發(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，維護起來比較麻煩。我廠的一臺空分的產(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(檢測器)是微燃料電池，主要由一個陰極，一個陽極和電解液組成，以上部件密封于惰性的殼中，被測氣體中的氧通過電池一面的(半透膜)擴散膜進入電池中，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，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，即測出被測氣體中的氧含量。它的關鍵技術是擴散漫膜，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是需定期更換傳感器，并且傳感器不能長期儲存，對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，技術都比較成熟，使用的氧傳感器均為美國原裝進口傳感器，性價比極高，此類儀器使用時要注意根據(jù)背景氣和干擾雜質(zhì)進行選擇，才能得到準確的結(jié)果。
　　
　　2.1.3赫茲電池法赫茲電池式微氧儀算是化學電池法的一個特例，電極在使用過程中不消耗，類似一個電解池，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和碳氫化物等的分析，*低檢測限可達到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器的關鍵部件，以它為主體構(gòu)成測氧電池，包括氧化鋯管及涂制在管底部的鉬電極和電極引線，電極引線可將信號引出；加熱爐用于加熱氧化鋯管，使它恒定在設定溫度(780±10℃)上；標氣管用于接通標氣，校準探頭；熱電偶用于測量氧電池中的溫度，接入變送器溫控系統(tǒng)；接線板設有信號、熱電偶和加熱爐三對接線柱，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)外表面有兩個鉑電極，即參比電極和測量電極，分別帶有兩根鉑引線，構(gòu)成一個氧化鋯測氧電池，即氧濃差電池,它在鉑電極的反應原理是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對電池的腐蝕等許多干擾因素的影響，運行過程中，儀器參數(shù)將發(fā)生逐漸變化，而給測量帶來誤差，電池老化表現(xiàn)在內(nèi)阻升高和本底電勢增大兩個主要參數(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或本底電勢增大到(―25～―30)mV時，氧量顯示出現(xiàn)跳動現(xiàn)象，響應遲緩。