微量氧的分析方法主要有比色法、化學(xué)電池法、黃磷發(fā)光法、濃差電池法和氣相色譜法。其中比色法是較早采用的分析方法,它是.標準規定的方法,利用銅氨溶液進(jìn)行比色分析,由于操作復雜,準確度難以.,并且不能實(shí)現自動(dòng)在線(xiàn)分析,現在已很少采用,不過(guò)它還是一種仲裁方法。黃磷發(fā)光法是利用氧氣與黃磷氧化燃燒進(jìn)行分析,具有分析速度快,可以連續分析的特點(diǎn),但該方法采用的黃磷是危險化學(xué)品,生成的產(chǎn)物具有腐蝕性,并且檢測限低,所以現在已很少采用。在這里主要介紹化學(xué)電池法、濃差電池法和氣相色譜法。
1.化學(xué)電池法
化學(xué)電池法的微量氧分析儀指的利用氧化還原電池的原理進(jìn)行微量氧分析,它的傳感器(檢測器)是化學(xué)原電池,主要由一個(gè)陰極,一個(gè)陽(yáng)極和電解液組成,以上部件密封于惰性的殼中,被測氣體中的氧進(jìn)入電池中陰極附近O2得到電子,陽(yáng)極由金屬鉛制成,失去電子本身被氧化,電池產(chǎn)生的電子由電路引出然后進(jìn)行補償修正放大,即可測出被測氣體中的氧含量。反應式如下:
O2+2H2O+4e-→40H- 陰極
Pb+2OH-→pbo+H2O+2e 陽(yáng)極
總反應式2pb+O2→2pbO
因實(shí)現方式的不同,可分為原電池法、燃料電池法和赫茲電池法。
2.濃差電池法
濃差電池法也稱(chēng)為氧化鋯電池法,它是利用氧化鋯元件為檢測器的關(guān)鍵部件,以它為主體構成測氧電池,包括氧化鋯管及涂制在管底部的鉬電極和電極引線(xiàn),電極引線(xiàn)可將信號引出;加熱爐用于加熱氧化鋯管,使它恒定在設定溫度(780±;10℃)上;標氣管用于接通標氣,校準探頭;熱電偶用于測量氧電池中的溫度,接入變送器溫控系統;接線(xiàn)板設有信號、熱電偶和加熱爐三對接線(xiàn)柱,其它還有過(guò)濾器、安裝法蘭和探頭外殼。如圖1所示,在氧化鋯管底的內外表面有兩個(gè)鉑電極,即參比電極和測量電極,分別帶有兩根鉑引線(xiàn),構成一個(gè)氧化鋯測氧電池,即氧濃差電池,它在鉑電極的反應原理是O2+4e→2O2-??;2O2-→O2+4e ,于是,兩電極間就形成了電位差,組成了濃差電池。
氧化鋯濃差電池的主要缺點(diǎn)是還原性雜質(zhì)對微量氧的分析有影響。因為在500-800攝氏度的情況下,還原性物質(zhì)可以與氧發(fā)生反應,消耗氧使分析結果偏低,它的主要優(yōu)點(diǎn)是量程范圍寬,可覆蓋常量至微量的氧含量分析,使用方便,使用壽命長(cháng)。
3.氣相色譜法
氣相色譜法進(jìn)行微量氧分析的優(yōu)勢在于多種雜質(zhì)可以同時(shí)檢測,因為空分氣體中的雜質(zhì)分離比較容易,所以色譜柱系統的配置簡(jiǎn)單。在進(jìn)行包含微量氧的多種雜質(zhì)檢測時(shí),選擇色譜分析比較合適??梢赃x擇的色譜檢測器主要有熱導檢測器、電子捕獲檢測器、氦離子化檢測器、氬離子化檢測器、放電離子化檢測器、原子發(fā)射檢測器(AED)等。
色譜法進(jìn)行微量氧分析的缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現真正意義上的在線(xiàn)分析,就是所不能對微量氧進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,需要間斷的檢測,并且設備系統復雜,需要載氣、輔助氣等。