文档介绍：DeltaF高精度氧分析仪性能简介
作者:张丙新(北京赛思瑞泰科技有限公司,北京100054)
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DeltaF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 。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人传感器。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一一4OH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。 4OFI--O2+2H2O+4e- ,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。当极性电压被关掉威氧分
子的氧化还原反应也将终止。
-EL电极系统。STAB-EL系统允许样气中含有CL2、HCI、C02、S02、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。传感器内部几何形状的设计充分考虑到防止不需要的阴离子反渗透到测量室内。 。铂系列氧分析仪在氧传感器中采用了Bi-StrataTM气体扩散阻挡层。这个阻挡层是由一定数量孔的薄盘组成的。每个孔形成一个圆柱形空间。样气充满了这个空间,而氧分子必须穿过这个柱形空间才能到达传感器电极。由于此种结构,单位时间内到达电极的氧分子数量会受到背景气分子量的影响。背景气质量轻,如氢气,每秒到达电极的氧分子数量要比背景气重的分子(如氮气)要多。大多数情况下,气体比例因子是不需要的,也就是说GSF=,即氮为背景气。但是对于那些与氮气相比有显著扩散差异的背景气(如He、H2、C3、重的碳氢化合物
),GSF