2550型微量氧分析仪取样系统改造

　　1　前　言

　　随着世界各国气体分析检测技术的不断发展,通过电化学方法检测氧含量,由原来的电解池自配电解液等复杂过程,逐渐集成为体积小、操作简单、测量精度高、密封性好的“燃料电池”。其缺点是厂家采用特殊工艺生产,电解液不能更换,造成燃料电池不能重复使用,成本过高。1996年初,我公司购买了一台美国ILLINOIS仪器公司生产的2550型燃料电池式微量氧分析仪。按照操作说明使用一段时间后,仪器产生数据异常,无法正常标定,其他用户亦发现此问题。我公司致电供应商以获取该问题的解决方案,供应商对该问题的解释为:该仪器中的燃料电池在低浓度氧含量的工作环境中能够工作3~5年,为正常工作状态;在高浓度氧含量的工作环境中(如长时间接触空气)其工作寿命会大为减少,即是此问题的原因。以下对仪器的使用状态与采样系统进行具体分析。

　　2　仪器内部构造、采样原理以及产生上述问题的原因

　　在说明书中有这样的描述,燃料电池装有特殊的扩散栅。因此流量和压力的变化对测量影响很小。传感器受到过高压力时会引起破坏,当接触高浓度氧时(例如置于空气中),传感器回复到ppm(10-6)量程的时间会较长。在任何条件下接通气路时,先打开出口阀门,再打开进口阀门;在任何条件下关闭气路时,先关闭进口阀门,再关闭出口阀门,以免样气压力过大而破坏传感器。

　　燃料电池工作原理如下:燃料电池传感器由正电级、负电级和电解质组成。当含有氧气的气体通过传感器时,氧分子将参与电解质的化学反应,而在正负电极间产生与氧浓度成正比的电流。

　　在实际使用中,该仪器用于两种测量方式,其一为:在线测量,即测量管线中高纯氮气微量氧含量。其二为:测量钢瓶气体中微量氧含量。但在测量流程上并没有给出合理方便的设计,在两种操作置换过程中,初次使用者可能会造成误操作并且无法避免少量空气进入,使燃料电池暴露于高浓度氧气环境之中,长此以往造成燃料电池寿命变短。

　　供应商所提出的建议为此种燃料电池更适用于微量氧的测定,测量范围最好在(0·5~100)×10-6(体积分数)。在仪器面板上有0~25%标定量程的设置,并在说明书中有这样的描述,利用环境空气标定。然而经常采用环境空气标定,将会使燃料电池有很大的消耗。并且燃料电池传感器为完全封闭式结构,进入传感器的氧分子都将参加反应,这样将大量损耗阳极,损耗至一定程度时,燃料电池失效,必需更换电池。不细心的使用必将加快电池的更换频度,造成资金浪费。

　　3　2550型氧分析仪采样系统的改造