在线分析仪的工作原理,根据测定物理量的不同在线分析仪的工作原理可大致将其分为电位分析法、电流分析法、电导分析法,本文就来讲讲这几种分析法。
电位分析法
电位分析法是在零电流条件下测定两电极间的电位差,即电池的电动势。其工作原理可用Nernst方程式描述。采用电位分析法的在线仪器有PH计pNa计,其他采用离子选择性电极的仪器等。
电导分析法
电导分析法是测定两电极间溶液的电导率(电阻率),其工作原理可用欧姆定律描述。
采用电导分析法的在线仪器主要是电导率仪,包括按电导率仪用途命名的各种盐量计,酸碱浓度计等。
有些书中将这种方法归类为电分析法,但多数划入电化学分析法,因其测定的溶液是一种电解质溶液;
依靠离子的运功传导电流,在电极上也发生电子转移,所以称为电化学分析法更合理一些。
电流分析法
电流分析法是测定电解反应过程中两电极间通过的电流或电流的变化量,所谓电解反应是电子转移的反应,亦即氧化还原反应。
其工作原理可用法拉第电解定律描述。这里所说的电流分析法与实验室险室分析中的库仑分析法和伏安分析法有某些相似,但不完全相同。
库仑分析法测定电解过程中消耗的电量,电量是通过电流的积分得到的,可直接进行定量分析。
伏安分析法测定电解过程中电流-电压之间的关系曲线,可同时进行定量和定性分析。
库仑分析法和伏安分析法使用的化学电池是电解池。而在线分析中的电流分析法使用的化学电池有原电池和电解池两类。
在线分析仪的分类比较复杂,如果用采取检测方法和使用领域来进行简单的分类,可以分为以下几种:
第一类:电化学类:它包括氧化锆、燃料电池、电解池。其它我将并入水质分析和工业分析中啦;
第二类:热导式分析仪;
第三类:顺磁式分析仪,它包括热磁式、磁机式、磁压式检测器;
第四类:光谱分析仪,包括红外、原子吸收、原子发射;
第五类:在线色谱分析仪,包括在线色谱,在线总碳、在线色…光联用;
第六类:在线质谱类,它包括在线质谱、在线色谱…质谱联用;
第七类:在线射线分析仪,它包括荧光、微波、核幅射检测;
第八类:微量水分析仪,它包括电容、电解、冷镜、激光等几种检测方法;
第九类:报警仪类;
第十类:水质分析和工业分析仪类。它包括各种含硫分析仪、PH计、电导率、浊度和、物性等等分析;
在线分析仪的成套设计、安装调试需注意的问题气体分析系统不是单台分析仪器简单组合而成的,它包括采样系统、预处理系统、分析仪表。而采样系统、预处理系统的好坏是整套分析系统能否正常运行的关键,因此在考虑单台分析仪的同时还需考虑:
1、考虑好仪表的取样系统
高效、可靠的仪表取样系统是用好仪表的关键。一般情况下氧分仪检测的气体要经过仪表取样系统的过滤、干燥、降温、减压、稳流等环节处理符合条件后,才能进入仪表进行检测。因此在使用中一定要根据不同情况或自己制作或购置一套合适的仪表取样系统。要说明的是:用于氧气的干燥剂不宜选用对氧有吸收作用的硅胶、分子塞等,可使用浓硫酸、氯化钙、五氧化二磷。当微量检测时,不可用水对样品气进行水洗,以免水中溶解氧干扰测量结果。
2、考虑背景气体的干扰问题
已经知道热磁式氧分仪与磁力机械式氧分仪存在背景气体的干扰问题。若背景气体中含有较大量的NO气体和NO2气体等磁化率较高的气体时,不适合选用这两种仪表。应用氧化锆氧分析仪时,若被测气体中含有H2、CO等还原性气体时,会发生还原反应消耗氧气,影响仪表测量值较实际偏低。这些干扰在常量氧检测时有时不太明显,但在检测微量氧含量时,必须注意这些问题。如制氮装置的高纯氮产品中的氧含量要求较多不应超过1×10-5,用氧化锆氧分仪检测,必须考虑除去氮气中的H2、CO等还原性气体。如空分装置曾有一台氧化锆式氧分仪,检测氮气中的氧含量,工艺过程中氧含量一般大约在4×10-6,仪表经校验投用之后检测结果总是负值,后来在样品气进表之前加装了一只还原性气体滤除器,问题得以解决。再如,对某催化反应器顶部的氧含量进行检测,选用的氧分仪为热磁式氧分仪,起初催化剂再生采用富氧再生工艺,氧含量在3%~5%左右,仪表运行正常。后来催化剂再生改为采用贫氧再生工艺,氧含量控制在1%以下,这时背景气体中含有的反磁性气体的影响就显现出来了,氧量过小时,仪表测量结果有时为负。
3、考虑接电部分
在线分析仪器多为贵重仪器,在空分系统电气设计阶段应考虑成套分析仪分析柜的供电电源通过UPS或稳压器稳压,否则仪器的电源模块易损坏,若选用进口分析仪器应注意国外工业电源的电压和频率和我国的差异,欧美一些国家的工业电源为AC110V60HZ,而我国为AC220V50HZ。成套分析仪器的系统应可靠接地,接地线与中性线不能共线,接地电阻要小于4欧姆。