高精度氧分析仪性能简介

　　1　概　述

　　在气体生产及应用过程中,氧含量的检测往往是作为一项主要的检测项目,通常包括常量、微量及超低微量这样一个浓度范围很宽的检测范围。正因为氧含量的检测如此重要,所以国内外不少厂家研制了各种不同种类的仪器产品。但是,对于某些重要客户来说,要对气体中氧含量精确检测,得到准确的含量数据,就需要一种技术先进、功能较完善、适用范围宽广,同时能够完成高精度测量的氧分析仪器。而库仑电解式氧分析仪就是一种比较理想的首选仪器。本文仅以美国Delta F公司氧分析仪系列为例,介绍这种仪器的性能及应用情况。

　　2　库仑电解式氧分析仪工作原理

　　1·铂系列过程氧分析仪的传感器根据非消耗性库仑原理工作。样品中的氧在电极上进行还原氧化反应交换电子产生电流。这项技术被广泛认为是目前测量含氧量最精确的方法,因为它不消耗传感器电极和电解液,不会引起漂移并且无需更换传感器。

　　氧传感器的工作原理及配置参见图1。样品气体流过样气管路进入传感器。氧分子通过Bi-strata扩散阻挡层后达到阴极。样品气体中的氧在阴极处发生电化学反应被还原成:

　　O2+2H2O+4e-→4OH-

　　电解液中含有氢氧化钾(KOH)帮助氢氧根离子迁移至阳极。在阳极处氢氧根(OH-)被氧化重新形成氧分子排出。

　　4OH-→O2+2H2O+4e-

　　传感器电极上加以1·3 V的直流电压,驱动氧化还原反应的进行。最终产生的电流值正比于样气中氧含量。信号经过处理后以ppm或ppb的单位显示于前面板。当极性电压被关掉后,氧分子的氧化还原反应也将终止。

　　2.铂系列过程氧分析仪装有Delta F公司的专利产品STAB-EL电极系统。STAB-EL系统允许样气中含有Cl2、HCl、CO2、SO2、H2S、NOX等酸性成分存在时仪器也能够正常运行。

　　STAB-EL电极系统是由带有一对特殊的测量电极的传感器构成的。这对特殊的电极被称为第二对电极,为该公司的专利产品,如图1所示。其中阳极在电解液槽中,而阴极则在传感器室中。在电极之间有一定量电流流过。电极浸在电解液中与传感器结合在一起。

　　酸性气体与KOH的中和反应所产生的阴离子被迁移到阳极,阳离子被吸引到阴极。

　　在第二对电极上有持续稳定的电流流过时,产生定量的水电解反应。由于钾离子与OH-浓度非常接近,测量池内有足够的氢氧根离子以帮助氧传感器进行电化学反应。

　　在这个系统中,在传感器室内不会产生过多的酸性物质。他们都被迁移到电解液池中而不被积累。