微量氧分析儀的原理詳解

　　微量氧分析儀是一種常用的分析儀器，采用*密封的燃料池氧傳感器是當前上先進的測氧方法之一，由高活性的氧電極和鉛電極構成，浸沒在KOH溶液中。
 

　　微量氧的分析方法主要有比色法、化學電池法、黃磷發光法、濃差電池法和氣相色譜法。其中比色法是較早采用的分析方法，它是國家標準規定的方法，利用銅氨溶液進行比色分析，由于操作復雜，準確度難以保證，并且不能實現自動在線分析，現在已很少采用，不過它還是一種仲裁方法。黃磷發光法是利用氧氣與黃磷氧化燃燒進行分析，具有分析速度快，可以連續分析的特點，但該方法采用的黃磷是危險化學品，生成的產物具有腐蝕性，并且檢測限低，所以現在已很少采用。在這里主要介紹化學電池法、濃差電池法和氣相色譜法。
 

　　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
 

　　因實現方式的不同，可分為原電池法、燃料電池法和赫茲電池法。
 

　　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;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。在氧化鋯管底的內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)。
 

　　氧化鋯濃差電池的主要缺點是還原性雜質對微量氧的分析有影響。因為在500-800攝氏度的情況下，還原性物質可以與氧發生反應，消耗氧使分析結果偏低,它的主要優點是量程范圍寬，可覆蓋常量至微量的氧含量分析，使用方便，使用壽命長。
 

　　3.氣相色譜法
 

　　氣相色譜法進行微量氧分析的優勢在于多種雜質可以同時檢測，因為空分氣體中的雜質分離比較容易，所以色譜柱系統的配置簡單。在進行包含微量氧的多種雜質檢測時，選擇色譜分析比較合適。可以選擇的色譜檢測器主要有熱導檢測器、電子捕獲檢測器、氦離子化檢測器、氬離子化檢測器、放電離子化檢測器、原子發射檢測器(AED)等。
 

　　色譜法進行微量氧分析的缺點是無法實現真正意義上的在線分析，就是所不能對微量氧進行實時監控，需要間斷的檢測，并且設備系統復雜，需要載氣、輔助氣等。