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浅析微量氧分析仪的化学电池分析法

  微量氧分析仪的分析方法主要有比色法、化学电池法、黄磷发光法、浓差电池法和气相色谱法。本文给大家介绍下化学电池法。

  化学电池法原理

  化学电池法的微量氧分析仪指的利用氧化还原电池的原理进行微量氧分析,它的传感器(检测器)是化学原电池,主要由一个阴极,一个阳极和电解液组成,以上部件密封于惰性的壳中,被测气体中的氧进入电池中阴极附近O2得到电子,阳极由金属铅制成,失去电子本身被氧化,电池产生的电子由电路引出然后进行补偿修正放大,即可测出被测气体中的氧含量。反应式如下:

  O2+2H2O+4e-→40H-   阴极

  Pb+2OH-→pbo+H2O+2e      阳极

  总反应式2pb+O2→2pbO

  因实现方式的不同,可分为原电池法、燃料电池法和赫兹电池法,下面分别介绍。

  1.原电池法

  原电池法的微氧仪是早期的产品,它的特点是结构简单,检测池是开发式的,需要添加电解液,并可以清洗更换电极,使用成本较低。不过使用时要自配碱液,还要经常添加蒸馏水,更换干燥剂硅胶,气密性不易保证,维护起来比较麻烦。

  2.赫兹电池法

  赫兹电池式微氧仪算是化学电池法的一个特例,电极在使用过程中不消耗,类似一个电解池,仪器内部提供1.300V直流电压,提供电子转移的能量,氧气分子从样气入口进入,样气出口排放出,电极、电解质和样品没有任何损耗,阴极为碳合金,阳极为铂金丝,世界只有美国的DELTA.F公司生产,测量原理是(1):

  在阳极板上(铂金丝,样气出口):40H-→O2+2H2O+4e-

  在阴极板上(碳合金,样气入口):O2+2H2O+4e-→40H-

  该仪器在使用过程中只需定期添加纯净水或去离子水,维护量很小,并且加水后仪器可以很快稳定。适用于N2、HE、Ar、H2和碳氢化物等的分析,最低检测限可达到75PPt,可靠性很高。

  3.燃料电池法

  该类仪器是原电池仪器的集成化、微型化,它的传感器(检测器)是微燃料电池,主要由一个阴极,一个阳极和电解液组成,以上部件密封于惰性的壳中,被测气体中的氧通过电池一面的(半透膜)扩散膜进入电池中,而内部的电解液却不能渗出,阴极由隋性的金属制成,本身不参与氧化还原反应,阴极附近O2得到电子,阳极由金属铅制成,失去电子本身被氧化,电池产生的电子由电路引出检测,即测出被测气体中的氧含量。

  它的关键技术是扩散漫膜,可以定量控制氧的渗透,防止水的渗出,目前国内还没有可靠的产品。该类仪器的主要缺点是需定期更换传感器,并且传感器不能长期储存,对样品的温度和压力敏感。

 
 
 

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