几种微量氧分析仪分析原理介绍

    2.1.化学电池法化学电池法的微量氧分析仪指的利用氧化还原电池的原理进行微量氧分析，它的传感器(检测器)是化学原电池，主要由一个阴极，一个阳极和电解液组成，以上部件密封于惰性的壳中，被测气体中的氧进入电池中阴极附近O2得到电子，阳极由金属铅制成，失去电子本身被氧化，电池产生的电子由电路引出然后进行补偿修正放大，即可测出被测气体中的氧含量。反应式如下：O2＋2H2O＋4e-→40H-阴极Pb 2OH-→pbo H2O 2e阳极总反应式2pb＋O2→2pbO因实现方式的不同，可分为原电池法、燃料电池法和赫兹电池法，下面分别介绍。
　　
　　2.1.1.原电池法原电池法的微氧仪是早期的产品，它的特点是结构简单，检测池是开发式的，需要添加电解液，并可以清洗更换电极，使用成本较低。不过使用时要自配碱液，还要经常添加蒸馏水，更换干燥剂硅胶，气密性不易保证，维护起来比较麻烦。我厂的一台空分的产品氮含氧量分析原来用的是南京钛格金仪器仪表有限公司生产的EC-400型微量氧分析仪，灵敏度和稳定性还可以，只要掌握好还是可以用的。该类仪器的电解液有酸性和碱性两种，阳极一般采用铅电极，阴极采用惰性的银或金电极，灵敏度降低时可以处理更换电极。

　　2.1.2燃料电池法该类仪器是原电池仪器的集成化、微型化，它的传感器(检测器)是微燃料电池，主要由一个阴极，一个阳极和电解液组成，以上部件密封于惰性的壳中，被测气体中的氧通过电池一面的(半透膜)扩散膜进入电池中，而内部的电解液却不能渗出，阴极由隋性的金属制成，本身不参与氧化还原反应，阴极附近O2得到电子，阳极由金属铅制成，失去电子本身被氧化，电池产生的电子由电路引出检测，即测出被测气体中的氧含量。它的关键技术是扩散漫膜，可以定量控制氧的渗透，防止水的渗出，目前国内还没有**的产品。该类仪器的主要缺点是需定期更换传感器，并且传感器不能长期储存，对样品的温度和压力敏感。国内常见的该类仪器主要有南京钛格金仪器仪表有限公司的EC-400微量氧分析仪、EC-402微量氧分析仪，技术都比较成熟，使用的氧传感器均为美国原装进口传感器，性价比极高，此类仪器使用时要注意根据背景气和干扰杂质进行选择，才能得到准确的结果。
　　
　　2.1.3赫兹电池法赫兹电池式微氧仪算是化学电池法的一个特例，电极在使用过程中不消耗，类似一个电解池，仪器内部提供1.300V直流电压，提供电子转移的能量，氧气分子从样气入口进入，样气出口排放出，电极、电解质和样品没有任何损耗，阴极为碳合金，阳极为铂金丝，**只有美国的DELTA.F公司生产，测量原理是(1)：在阳极板上(铂金丝，样气出口)：40H-→O2＋2H2O＋4e-在阴极板上(碳合金，样气入口)：O2＋2H2O＋4e-→40H-该仪器在使用过程中只需定期添加纯净水或去离子水，维护量很小，并且加水后仪器可以很快稳定。适用于N2、HE、Ar、H2和碳氢化物等的分析，*低检测限可达到75PPt，**性很高
　　　　
　　2.2浓差电池法浓差电池法也称为氧化锆电池法，它是利用氧化锆元件为检测器的关键部件，以它为主体构成测氧电池，包括氧化锆管及涂制在管底部的钼电极和电极引线，电极引线可将信号引出；加热炉用于加热氧化锆管，使它恒定在设定温度(780±10℃)上；标气管用于接通标气，校准探头；热电偶用于测量氧电池中的温度，接入变送器温控系统；接线板设有信号、热电偶和加热炉三对接线柱，其它还有过滤器、安装法兰和探头外壳。如图1所示，在氧化锆管底的内外表面有两个铂电极，即参比电极和测量电极，分别带有两根铂引线，构成一个氧化锆测氧电池，即氧浓差电池,它在铂电极的反应原理是O2＋4e→2O2-；2O2-→O2＋4e,于是，两电极间就形成了电位差，组成了浓差电池(2)。氧化锆电池老化、积灰、SO2和SO3对电池的腐蚀等许多干扰因素的影响，运行过程中，仪器参数将发生逐渐变化，而给测量带来误差，电池老化表现在内阻升高和本底电势增大两个主要参数上。南京钛格金仪器仪表的ZO-201微量氧分析仪、ZO-202微量氧分析仪（带内置泵)，内阻大于800Ω或本底电势增大到(―25～―30)mV时，氧量显示出现跳动现象，响应迟缓。