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微量氧分析仪原理 分析仪是如何工作的

时间:2020-08-13    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

1、燃料电池法微量氧分析仪

微量氧分析仪(燃料电池电化学法)
  采用完全密封的燃料池氧传感器是当前国际上先进的测氧方法之一。燃料池氧传感器是由高活性的氧电极和铅电极构成,浸没在KOH的溶液中。在阴极氧被还原成氢氧根离子,而在阳极铅被氧化。 
  溶液与外界有一层高分子薄膜隔开,样气不直接进入传感器,因而溶液与铅电极不需定期清洗或更换。样气中的氧分子通过高分子薄膜扩散到氧电极中进行电化学反应,电化学反应中产生的电流决定于扩散到氧电极的氧分子数,而氧的扩散速率又正比于样气中的氧含量,这样,该传感器输出信号大小只与样气中的氧含量相关,而与通过传感器的气体总量无关。通过外部电路的连接,反应中的电荷转移即电流的大小与参加反应的氧成正比例关系。 采用此方法进行测氧,可以不受被测气体中还原性气体的影响,免去了许多的样气处理系统。它比老式“金网-铅”原电池测氧更快速,不需要漫长的开机吹除过程,“金网-铅”原电池样气直接进入溶液中,导致仪器的维护量很大,而燃料电池法样气不直接进入溶液中,传感器可以非常稳定可靠的工作很长时间。事实上, 燃料电池氧传感器是完全免维护的。但是在使用过程中,需要经常校准,确保其测试的准确性,目前市面上的燃料电池电化学氧传感器以英国CITY的传感器比较稳定。
  2、氧化锆微量氧分析仪

微量氧分析仪(氧化锆法)
  氧化锆传感器的核心构件是氧化锆固体电解质,氧化锆固体电解质是由多元氧化物组成的。常用的这类电解质有ZrO2·Y2O3,它由二元氧化物组成,其中,ZrO2称为基体,Y2O3称为稳定剂。ZrO2在常温下是单斜晶体,在高温下它变成立方晶体(萤石型),但当它冷却后又变为单斜晶体,因此纯氧化锆的晶型是不稳定的。所以当在ZrO2中掺人一定量的稳定剂Y2O3时,由于Y置换了Zr的位置,一方面在晶体中留下了氧离子空穴,另一方面由于晶体内部应力变化的原因,该晶体冷却后仍保留立方晶体,因此又称它为稳定氧化锆。据上分析,稳定氧化锆在高温下(650℃以上)是氧离子的良好导体。 在上述电池中,Pt表示两个铂电极,它是涂制在氧化锆电解质的两边,两种氧分压为P''O2和P'O2的气体分别通过电解质的两边。作为氧传感器,其中P''O2是参比气,例如通人空气(20.6%O2),P'O2是待测气,例如通入烟气。在高温下,由于氧化锆电解质是良好的氧离子导体,上述电池便是一个典型的氧浓差电池。
  在高温下(650---850℃),氧就会从分压大的P''O2一侧向分压小的P'O2侧扩散,这种扩散,不是氧分子透过氧化锆从P''O2侧到P'O2侧,而是氧分子离解成氧离子后,通过氧化锆的过程。在750℃左右的高温中,在铂电极的催化作用下,在电池的P''O2侧发生还原反应,一个氧分子从铂电极取得4个电子,变成两个氧离子(O2-)进入电解质,即:
  O2(P''O2)+4e→2O2- P''O2侧铂电极由于大量给出电子而带正电,成为氧浓差电池的正极或阳极。这些氧离子进入电解质后,通过晶体中的空穴向前运动到达右侧的铂电极,在电池的P'O2侧发生氧化反应,氧离子在铂电极上释放电子并结合成氧分子析出,即: 
  2O-4e→O2(P'O2)
  P'O2侧铂电极由于大量得到电子而带负电,成为氧浓差电池的负极或阴极。这样在两个电极上,由于正负电荷的堆积而形成一个电势,称之为氧浓差电动势。当用导线将两个电极连成电路时,负极上的电子就会通过外电路流到正极,再供给氧分子形成离子,电路中就有电流通过。
  其池电势由能斯特方程给出:
  E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)
  式中R为气体常数,T为电池的热力学温度(K),F为法拉第常数.(1)式是在理想状态下导出的, 必须具有四个条件:(1)两边的气体均为理想气体;(2)整个电池处于恒温恒压系统中;(3)浓差电池是可逆的;(4)电池中不存在任何附加电势。因此称(1)式为氧化锆传感器的理论方程。由(1)式可见由于参比气氧含量P''O2是已知的,因此测得E值后便可求得待测气体氧含量P'O2值。
  当电池工作温度固定于700℃时,上式为:
  E=48.26lg(P''O2/P'O2)
  由上式,在温度700℃时,当固体电介质一侧氧分压为空气(20.6%) 时,由浓差电池输出电动势E,就可以计算出固体电介质另一侧氧分压,这就是氧化锆氧量分析仪的测氧原理。
  三、微量氧分析仪的主要厂家
  国内生产以上这些仪器的厂家大概有:南京钛格金仪表公司、北分、南分、上海英盛、北京西比等等
  进口的也比较多:英国SYSTECH、ABB、西门子、日本横河机电、德国德图等等。
  四、微量氧分析仪的适用范围
  微量氧分析仪使用的范围也比较广:钢铁、冶金、热电、石化、化工、焦化、PVC、多晶硅、合成氨等行业均能使用到,其中分类如下:
  ①空分制氧、空分制氮、化工流程氧含量自动分析 
  ② 电子行业保护性气体中氧含量分析,如:氮气中微量氧测试
  ③ 磁性材料等高温烧结炉的保护性气体中氧含量分析
  ④ 玻璃、建材行业中氧含量分析及各种行业中氧含量分析



    总有机碳(TOC),由专门的仪器—总有机碳分析仪(以下简称TOC分析仪)来测定。总有机碳分析仪,是将水溶液中的总有机碳氧化为二氧化碳,并且测定其含量。利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系,从而对水溶液中总有机碳进行定量测定。

 


    市面上常见的总有机碳分析仪都有两大基本功能:


    首先将水中的总有机碳充分氧化,生成二氧化碳CO2;


    第二,测试新产生的CO2.不同品牌和型号的TOC分析仪的区别在于实现这两大基本功能的方法不同。


    常用的氧化技术有:燃烧氧化法、紫外线氧化法以及超临界氧化法;而对CO2的检测方法又分:非分散红外线检测,直接电导率检测以及选择性薄膜电导率检测。


    使用UV灯照射待测水样,水会分解成羟基和氢基,羟基和氧化物结合会生成CO2和水,然后检测新生成的CO2即可计算出总有机碳含量。在使用紫外线氧化法时,通过添加二氧化钛,过硫酸盐等可以提高氧化能力。紫外线氧化法的优点是氧化效率高,保养简单,缺点是UV灯管需要定期更换。


    其中燃烧氧化—非分散红外吸收法优势是只需一次性转化,流程简单、重现性好、灵敏度高,缺点是探测器需频繁校准,体积大及预热时间长,必须使用酸、催化剂和载气。


    总有机碳分析仪主要由以下几个部分构成:进样口、无机碳反应器、有机碳氧化反应器(或是总碳氧化反应器)、气液分离器、非分光红外CO2分析器、数据处理部分。





 

AGA3000型管道氧分析仪是南京艾伊科技有限公司研发,专用于管道、储罐等需实时分析氧气含量的过程控制仪表,并且可以根据客户现场工艺定制预处理系统,实现数据上传、连锁控制等功能。

南京艾伊科技作为气体在线分析生产厂家,可为各行业客户提供:管道氧分析仪氧分析仪,在线氧分析仪,电化学氧分析仪,防爆氧分析仪,微量氧分析仪等各类在线分析设备,并可根据客户需求进行定制。

AGA3000型电化学管道氧分析仪

AGA3000电化学管道氧分析仪外壳采用不锈钢设计,适用于钢铁、化工、能源等各类需要在线监测氧气浓度的场所。

特点:

  • 304不锈钢外壳,可用于腐蚀等各类恶劣环境。
  • 插拔式传感器设计,可单人1分钟更换,使用简易方便。
  • 进口电化学氧气传感器,实现微量氧、常量氧在线监测。
  • 自带遥控器,可实现不开盖标定、调零等各种操作。
  • OLED高亮度有机发光显示,数值清晰可见。
  • 4~20mA/RS485信号输出,可将氧浓度信号上传至DCS/PLC等。
  • 可配接定制型预处理套件应用于各类工况。

 原理:

AGA3000防爆型在线氧分析仪采用电化学即燃料电池原理进行氧浓度分析。

燃料电池由银电极+铅电极+KOH 碱性电解液组成,电解液通过上表面阴极的众多圆孔外溢形成薄薄的一层电解质,电解质薄层的上面覆盖了一张可以渗透气体的PTFE膜。样品气经过PTFE膜进入薄层电解质,进行电化学反应,最终形成电流信号。氧浓度即和电流信号相关。

 

参数:

AGA3000防爆型在线氧分析仪参数

产品型号

AGA3000

检测原理

电化学

检测气体

氧气O2      0-1000ppm/5%/25%VOL

零点漂移

±5%F.S/1M

量程漂移

±5%F.S/1M

响应时间

≤30S (T90)

输出信号

4~20mA/RS485

样气流量

0.3-1L/min

样气压力

2-50kpa

防爆等级

Ex dIICT6

温度范围

-10℃~55℃

预处理

可选

电源电压

24VDC

产品尺寸

184mm*220mm*99mm

机柜尺寸

830mm*650mm*250mm


现场应用:

 

在线氧分析仪其他型号:

使用须知:

AGA3000型管道氧分析仪的正常工作,取决于前期预处理设计。,氧分析仪属于定制型产品,购买前提供工艺需求及工艺参数,由厂家(南京艾伊科技)进行设计技术方案及选型。

同时,氧分析仪需定期维护,厂家需配备专业人员进行使用与维护。

艾伊科技:管道氧分析仪生产厂家

南京艾伊科技有限公司成立于2008年,是集生产、研发、销售为一体的gao新技术企业,致力于为客户提供气体、粉尘领域安全解决方案。经过十年发展,公司拥有气体分析仪、气体检测仪、粉尘检测仪等系列50余项产品,认证zhuan利30余项,产品销往30多个国家和地区,为全球客户提供安全设备和服务。

 

 



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