测量气体成分的流程分析仪表。在很多生产过程中,特别是在存在化学反应的生产过程中,仅仅根据温度、压力、流量等物理参数进行自动控制常常是不够的。
由于被分析气体的千差万别和分析原理的多种多样,气体分析仪的种类繁多。常用的有热导式气体分析仪、电化学式气体分析仪和红外线吸收式分析仪等。
原理
主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类,气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。
一般认为,气体传感器的定义是以检测目标为分类基础的,也就是说,凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称作气体传感器,不管它是用物理方法,还是用化学方法。
比如,检测气体流量的传感器不被看作气体传感器,但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器,尽管它们有时使用大体一致的检测原理。
种类
热导式
一种物理类的气体分析仪表。它根据不同气体具有不同热传导能力的原理,通过测定混合气体导热系数来推算其中某些组分的含量。
这种分析仪表简单可靠,适用的气体种类较多,是一种基本的分析仪表。但直接测量气体的导热系数比较困难,所以实际上常把气体导热系数的变化转换为电阻的变化,再用电桥来测定。
热导式气体分析仪的热敏元件主要有半导体敏感元件和金属电阻丝两类。半导体敏感元件体积小、热惯性小,电阻温度系数大,所以灵敏度高,时间滞后小。
在铂线圈上烧结珠形金属氧化物作为敏感元件,再在内电阻、发热量均相等的同样铂线圈上绕结对气体无反应的材料作为补偿用元件。
这两种元件作为两臂构成电桥电路,即是测量回路。半导体金属氧化物敏感元件吸附被测气体时,电导率和热导率即发生变化,元件的散热状态也随之变化。
元件温度变化使铂线圈的电阻变化,电桥遂有一不平衡电压输出,据此可检测气体的浓度。热导式气体分析仪的应用范围很广,除通常用来分析氢气、氨气、二氧化碳、二氧化硫和低浓度可燃性气体含量外,还可作为色谱分析仪中的检测器用以分析其他成分。
热磁式
热磁式氧分析仪
其原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧量。氧气为顺磁性气体(气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体),在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。
在该处设有加热丝,使此处氧的温度升高而磁化率下降,因而磁场吸引力减小,受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场,由此造成"热磁对流"或"磁风"现象。
在一定的气样压力、温度和流量下,通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。
由于热敏元件(铂丝)既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻,又作为加热电阻丝,在磁风的作用下出现温度梯度,即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气样中氧气含量的不同,输出相应的电压值。
热磁式氧分析仪具有结构简单、便于制造和调整等优点。
电化学式
一种化学类的气体分析仪表。它根据化学反应所引起的离子量的变化或电流变化来测量气体成分。为了提高选择性,防止测量电极表面沾污和保持电解液性能,一般采用隔膜结构。
常用的电化学式分析仪有定电位电解式和伽伐尼电池式两种。
定电位电解式分析仪的工作原理是在电极上施加特定电位,被测气体在电极表面就产生电解作用,只要测量加在电极上的电位,即可确定被测气体特有的电解电位,从而使仪表具有选择识别被测气体的能力。
伽伐尼电池式分析仪是将透过隔膜而扩散到电解液中的被测气体电解,测量所形成的电解电流,就能确定被测气体的浓度。
通过选择不同的电极材料和电解液来改变电极表面的内部电压从而实现对具有不同电解电位的气体的选择性。
我国水资源主要的监测事项:在2003年以前,按水期进行监测,每年进行枯、平、丰3个水期共6次监测。自2003年开始,每月开展监测。监测时间为每月的1~10日。
区别
<一> 在线实时监测
全自动离子分析仪是通过在线手段实现的自动水质监测一种仪器,它运用现代传感器技术、自动测量技术,自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络,可以实时得到当前的水质数据。
只需经过几分钟的数据采集,水源地的水质信息就可发送到环境分析中心的服务器中。一旦观察到有某种污染物的浓度发生异变,环境监管部门就可以立刻采取相应的措施。
实时水质自动监测,可以实现水质的实时连续监测,达到及掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故、解决跨行政区域的水污染事故纠纷、监督总量控制制度情况、排放达标情况等目的。
传统的环境水质监测工作主要以人工现场采样、实验室仪器分析为主。虽然在实验室中分析手段完备,但实验室监测存在监测频次低、样品不易保存、采样误差大、监测数据分散、不能及时反映污染变化状况等缺陷,难以满足政府和企业进行有效水环境管理的需求。
对于水质在线分析仪器,中国水利部水质监督检验测试中心高级工程师刘晓茹认为:"其关键优势在于快速而准确地获得数据。"
<二> 能实时同时监测水质多种离子
HC-800全自动离子分析仪采用ARM快速高性能处理器,用于饮用水、环境水、矿泉水、污水等各种样品中阴阳离子的分析如氟、硝酸根、水硬度、钾、钠、氯、钙、镁、pH等项目,实现了自动进样,自动进行定性和定量分析。
<三> 是便捷性的仪器
智能化的菜单,操作简单,仪器适用范围宽,水样混浊、有颜色时也可测定,不需要进行化学分离,一次进样,就可以分辨不同离子存在形式。
<四> 智能化免维护设计
定标、进样、测量、冲洗,显示并打印报告,仪器故障诊断与排除,全程自动化,无需人工清洗与维护 。USB接口方便仪器测量软件升级和数据传输,或与计算机通讯。
<五> 区别于离子计和离子色谱仪
离子计是比较传统的实验室测定离子方法,手工标定,人工绘制标准曲线,实验过程比较繁琐,实验过程全人工操作,人工定量分析。一次只能测一种离子。
离子色谱仪
1.使用离子色谱仪的要求高:
1)试剂:所有试剂都应当是分析纯以上,优级纯。2)对水样品要进行复杂预处理。离子色谱以水性介质为主,因此水的好坏对结果至关重要。
水质不好则结果肯定不好,还可能对仪器和分离柱造成损坏。离子色谱对水样品要求电阻>18 MQ,无颗粒,用<0.45um滤膜过滤。
3)淋洗液使用要求高。淋洗液使用前应过滤、脱气, 以去除其中的颗粒物及气泡。
2.离子色谱仪目前不能在线实时监测,只能在检测室里检测使用。
3.离子色谱仪分离测定常见的阴离子,一针样品打进去,约在20分钟以内才得到7个常见离子的测定结果。分析速度比较慢。
4.离子色谱仪还存在仪器价格较高,结构比较复杂,操作难度大,使用成本高,普及程度不高等缺点。
监测项目
每月河流的监测项目:水温、pH、电导率、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、石油类、挥发酚、汞、铅等11项,部分省界断面还进行流量监测,以计算污染物通量。
湖库的监测项目在河流监测项目的基础上,增加总磷、总氮、叶绿素a、透明度、水位等5项,而水中的氮是以硝酸根的形式存在的,因而检测硝酸根的含量刻不容缓。