成分分析技術(shù)及儀表ppt課件

1、6 6 成分分析技術(shù)及儀表成分分析技術(shù)及儀表過(guò)程檢測(cè)技術(shù)及儀表過(guò)程檢測(cè)技術(shù)及儀表6.1 概述概述6.2 熱導(dǎo)式氣體分析儀熱導(dǎo)式氣體分析儀6.3 紅外線氣體分析儀紅外線氣體分析儀6.4 色譜分析儀色譜分析儀6.5 氧分析儀氧分析儀6.6 工業(yè)電導(dǎo)儀工業(yè)電導(dǎo)儀6.7 濃度計(jì)濃度計(jì) 6.8 PH計(jì)計(jì)6.9 硅酸根表硅酸根表6.10 鈉表鈉表 6.11 溶解氧表溶解氧表6.12 成分分析儀表的選用成分分析儀表的選用 成分檢測(cè)方法很多，可以按工作原理、測(cè)試對(duì)象、使用目的及使用成分檢測(cè)方法很多，可以按工作原理、測(cè)試對(duì)象、使用目的及使用場(chǎng)合來(lái)進(jìn)行分類。場(chǎng)合來(lái)進(jìn)行分類。 成分分析儀表一般包括自動(dòng)取樣裝置、預(yù)處

2、理系統(tǒng)、分離檢測(cè)器、信號(hào)處理成分分析儀表一般包括自動(dòng)取樣裝置、預(yù)處理系統(tǒng)、分離檢測(cè)器、信號(hào)處理系統(tǒng)及顯示儀表等系統(tǒng)及顯示儀表等 。成分分析主要是用來(lái)檢定、測(cè)量物質(zhì)的組成和特性，研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。成分分析主要是用來(lái)檢定、測(cè)量物質(zhì)的組成和特性，研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 用于成分檢測(cè)的儀表稱為成分分析儀表。用于成分檢測(cè)的儀表稱為成分分析儀表。 熱導(dǎo)式氣體分析儀是一種熱學(xué)式氣體分析儀，它是利熱導(dǎo)式氣體分析儀是一種熱學(xué)式氣體分析儀，它是利用不同氣體導(dǎo)熱特性不同的原理進(jìn)行分析的。常用于分析混用不同氣體導(dǎo)熱特性不同的原理進(jìn)行分析的。常用于分析混合氣體中合氣體中H2、CO2、NH3、SO2、Ar等組分的百分含量。等組分

3、的百分含量。 各種氣體都具有一定的導(dǎo)熱能力，但是導(dǎo)熱系數(shù)有一定差異。各種氣體都具有一定的導(dǎo)熱能力，但是導(dǎo)熱系數(shù)有一定差異。 幾種氣體在幾種氣體在0時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù) 混合氣體是由多組分氣體組成，彼此之間無(wú)相互作用，其導(dǎo)熱系數(shù)可以近混合氣體是由多組分氣體組成，彼此之間無(wú)相互作用，其導(dǎo)熱系數(shù)可以近似地認(rèn)為是各組分導(dǎo)熱系數(shù)的算術(shù)平均值似地認(rèn)為是各組分導(dǎo)熱系數(shù)的算術(shù)平均值 niiinnCCCC1221112 如果被測(cè)組分的導(dǎo)熱系數(shù)為如果被測(cè)組分的導(dǎo)熱系數(shù)為 ，其余組分為背景組分，并假定它們的導(dǎo)熱，其余組分為背景組分，并假定它們的導(dǎo)熱系數(shù)近似等于系數(shù)近似等于 ，則混合氣體的總導(dǎo)熱系數(shù)為，則混合氣體

4、的總導(dǎo)熱系數(shù)為1212121132211)()1 ()(CCCCCCCn2121C被測(cè)組分的體積百分含量被測(cè)組分的體積百分含量 為為 在實(shí)際測(cè)量中，要求混合氣體中背景組分的導(dǎo)熱系數(shù)必須近似相等，并與被在實(shí)際測(cè)量中，要求混合氣體中背景組分的導(dǎo)熱系數(shù)必須近似相等，并與被測(cè)組分的熱導(dǎo)系數(shù)有明顯差別。測(cè)組分的熱導(dǎo)系數(shù)有明顯差別。 熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測(cè)熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測(cè)器又稱熱導(dǎo)池，它將由于混合器又稱熱導(dǎo)池，它將由于混合氣體中待測(cè)組分含量變化所引氣體中待測(cè)組分含量變化所引起總的導(dǎo)熱系數(shù)的改變轉(zhuǎn)換為起總的導(dǎo)熱系數(shù)的改變轉(zhuǎn)換為電阻的變化。電阻的變化。熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)一）熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)一） 熱敏元件熱敏元件節(jié)

5、流孔支氣管(a) (b) 熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)示意圖二）熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)示意圖二） 熱導(dǎo)式氣體分析儀的測(cè)量橋路：熱導(dǎo)式氣體分析儀的測(cè)量橋路： 在實(shí)際使用時(shí)，為了降低外界的干擾，提高儀表的測(cè)量精度，還在實(shí)際使用時(shí)，為了降低外界的干擾，提高儀表的測(cè)量精度，還可采用雙臂單電橋測(cè)量系統(tǒng)或采用雙電橋測(cè)量系統(tǒng)?？刹捎秒p臂單電橋測(cè)量系統(tǒng)或采用雙電橋測(cè)量系統(tǒng)。紅外線氣體分析儀屬于光學(xué)分析儀表。紅外線氣體分析儀屬于光學(xué)分析儀表。 它是利用不同氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線具有選擇性吸收的特性來(lái)進(jìn)行分析的。它是利用不同氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線具有選擇性吸收的特性來(lái)進(jìn)行分析的。 儀常用于連續(xù)分析混合氣體中儀常用于連續(xù)分析混合氣體中CO、CO

6、2、CH4、NH3等氣體的濃度。等氣體的濃度。 各種氣體對(duì)紅外光譜范圍內(nèi)波長(zhǎng)具有選擇吸收能力，吸收光譜如下圖。各種氣體對(duì)紅外光譜范圍內(nèi)波長(zhǎng)具有選擇吸收能力，吸收光譜如下圖。 紅外線通過(guò)吸收物質(zhì)前后其光強(qiáng)度與被測(cè)組分濃度的關(guān)系服從朗伯紅外線通過(guò)吸收物質(zhì)前后其光強(qiáng)度與被測(cè)組分濃度的關(guān)系服從朗伯貝爾定律貝爾定律 KCLeII0 當(dāng)光強(qiáng)度為當(dāng)光強(qiáng)度為I 0的光通過(guò)均勻介質(zhì)后，剩余光強(qiáng)度的大小的光通過(guò)均勻介質(zhì)后，剩余光強(qiáng)度的大小I將隨著介質(zhì)濃度將隨著介質(zhì)濃度C和光和光程程L的增大而按指數(shù)規(guī)律衰減。的增大而按指數(shù)規(guī)律衰減。 92314865571-光源；光源；2-拋物體反射鏡；拋物體反射鏡；3-同步電動(dòng)機(jī)

7、；同步電動(dòng)機(jī)；4-切光片；切光片；5-濾波室；濾波室；6-參比室；參比室；7-測(cè)量室；測(cè)量室；8-紅外探測(cè)器；紅外探測(cè)器；9-放大器放大器 測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí)(如分析如分析CO氣體的含量氣體的含量)，兩束，兩束紅外線經(jīng)反射、切光后射入測(cè)量氣室和參紅外線經(jīng)反射、切光后射入測(cè)量氣室和參比氣室，測(cè)量氣室中的比氣室，測(cè)量氣室中的CO氣體對(duì)氣體對(duì)4.65m的的紅外線有較強(qiáng)的吸收能力，而參比氣室中紅外線有較強(qiáng)的吸收能力，而參比氣室中氣體不吸收紅外線，這樣探測(cè)器兩個(gè)吸收氣體不吸收紅外線，這樣探測(cè)器兩個(gè)吸收氣室的紅外線光造成能量差異，使兩吸收氣室的紅外線光造成能量差異，使兩吸收室壓力不同，測(cè)量室一側(cè)的壓力減小，于室

8、壓力不同，測(cè)量室一側(cè)的壓力減小，于是薄膜偏向定片方向，改變了電容是薄膜偏向定片方向，改變了電容C。電容。電容的變化量就反映了被測(cè)氣體的濃度。的變化量就反映了被測(cè)氣體的濃度。 基于色譜法原理構(gòu)成的分析儀器稱為色譜儀，它既能鑒定混合物是由哪些基于色譜法原理構(gòu)成的分析儀器稱為色譜儀，它既能鑒定混合物是由哪些組分組成，又能測(cè)出各組分的含量。組分組成，又能測(cè)出各組分的含量。 茨維特實(shí)驗(yàn)茨維特實(shí)驗(yàn): : 當(dāng)石油醚攜帶菠菜葉色素當(dāng)石油醚攜帶菠菜葉色素混合物流經(jīng)碳酸鈣粉末時(shí)，由混合物流經(jīng)碳酸鈣粉末時(shí)，由于各種葉色素分子在結(jié)構(gòu)和性于各種葉色素分子在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的差異，它們?cè)谑兔阎匈|(zhì)上的差異，它們?cè)谑兔阎械娜?/p>

9、解能力的大小各不相同。的溶解能力的大小各不相同。 色譜分析方法是利用色譜柱將混合物各組分分離開(kāi)來(lái)，色譜分析方法是利用色譜柱將混合物各組分分離開(kāi)來(lái)，然后按各組分從色譜柱出現(xiàn)的先后順序分別測(cè)量，根據(jù)各組然后按各組分從色譜柱出現(xiàn)的先后順序分別測(cè)量，根據(jù)各組分出現(xiàn)的時(shí)間以及測(cè)量值的大小可確定混合物的組成以及各分出現(xiàn)的時(shí)間以及測(cè)量值的大小可確定混合物的組成以及各組分的濃度。組分的濃度。 混合物在色譜柱中的分離過(guò)程混合物在色譜柱中的分離過(guò)程 色譜分析法根據(jù)流動(dòng)相的不同可分為氣相色譜法和液相色譜分析法根據(jù)流動(dòng)相的不同可分為氣相色譜法和液相色譜法兩種。色譜法兩種。 氣相色譜儀基本結(jié)構(gòu)框圖氣相色譜儀基本結(jié)構(gòu)框圖

10、 作為流動(dòng)相的氣體叫載氣，它是對(duì)樣品和固定相呈惰性，專門用來(lái)載送樣品作為流動(dòng)相的氣體叫載氣，它是對(duì)樣品和固定相呈惰性，專門用來(lái)載送樣品的氣體。通常用的氣體。通常用H2H2、N2N2、ArAr、HeHe等氣體作載氣。等氣體作載氣。 檢測(cè)器是將色譜柱分離開(kāi)來(lái)的各個(gè)組分信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信檢測(cè)器是將色譜柱分離開(kāi)來(lái)的各個(gè)組分信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置，是色譜儀的關(guān)鍵部件之一。其種類較多，原理和號(hào)的裝置，是色譜儀的關(guān)鍵部件之一。其種類較多，原理和結(jié)構(gòu)各異。下面介紹熱導(dǎo)池檢測(cè)器和氫焰離子化檢測(cè)器。結(jié)構(gòu)各異。下面介紹熱導(dǎo)池檢測(cè)器和氫焰離子化檢測(cè)器。 進(jìn)樣后，參比臂流過(guò)的仍然是純載氣，進(jìn)樣后，參比臂流過(guò)的仍然是純載氣，

11、R R參不變；但載氣參不變；但載氣攜帶試樣組分流過(guò)測(cè)量臂，使測(cè)量臂的溫度改變，引起攜帶試樣組分流過(guò)測(cè)量臂，使測(cè)量臂的溫度改變，引起R R測(cè)的測(cè)的變化，使測(cè)量臂和參比臂的電阻值不等，這時(shí)電橋失去平衡，變化，使測(cè)量臂和參比臂的電阻值不等，這時(shí)電橋失去平衡，有信號(hào)電壓輸出，信號(hào)大小與組分性質(zhì)及濃度相關(guān)，記錄儀有信號(hào)電壓輸出，信號(hào)大小與組分性質(zhì)及濃度相關(guān)，記錄儀記錄下組分濃度隨時(shí)間變化的峰狀圖形。記錄下組分濃度隨時(shí)間變化的峰狀圖形。 將雙臂熱導(dǎo)池中的兩根熱絲與具有相同電阻值的固定電將雙臂熱導(dǎo)池中的兩根熱絲與具有相同電阻值的固定電阻阻R1R1、R2R2連接成惠斯登電橋。當(dāng)儀器工作、且未進(jìn)樣時(shí)，熱連接成惠

12、斯登電橋。當(dāng)儀器工作、且未進(jìn)樣時(shí)，熱絲通電，其環(huán)境是穩(wěn)定流動(dòng)的載氣，加熱與散熱達(dá)到平衡后，絲通電，其環(huán)境是穩(wěn)定流動(dòng)的載氣，加熱與散熱達(dá)到平衡后，電橋平衡，無(wú)信號(hào)電壓輸出，記錄儀走基線。電橋平衡，無(wú)信號(hào)電壓輸出，記錄儀走基線。 點(diǎn)火后，產(chǎn)生約點(diǎn)火后，產(chǎn)生約21002100的火焰，待測(cè)組分在火焰中首先進(jìn)行熱裂解，然后，其的火焰，待測(cè)組分在火焰中首先進(jìn)行熱裂解，然后，其中約百萬(wàn)分之一發(fā)生化學(xué)電離，成正離子和電子。中約百萬(wàn)分之一發(fā)生化學(xué)電離，成正離子和電子。 生成的成正離子和電子在生成的成正離子和電子在100 100 350V350V的極化電壓的作用下，分別向兩極定向的極化電壓的作用下，分別向兩極定向

13、運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生約運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生約10106 6101014 A14 A的微電流。在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進(jìn)的微電流。在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進(jìn)入離子室的待測(cè)組分的質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測(cè)器是質(zhì)量型檢測(cè)器。入離子室的待測(cè)組分的質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測(cè)器是質(zhì)量型檢測(cè)器。 該微電流經(jīng)過(guò)高值負(fù)載電阻該微電流經(jīng)過(guò)高值負(fù)載電阻 R R10810810111011） 后，產(chǎn)生較大的電壓降，然后后，產(chǎn)生較大的電壓降，然后由放大器放大，記錄儀記錄，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜圖。由放大器放大，記錄儀記錄，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜圖。 氧含量分析方法有兩種：一種為物理分析法，如磁性氧分析儀；另

14、一種為電氧含量分析方法有兩種：一種為物理分析法，如磁性氧分析儀；另一種為電化學(xué)法，如氧化鋯氧分析儀?；瘜W(xué)法，如氧化鋯氧分析儀。 熱磁式氧分析儀是利用被測(cè)氣體混合物中待測(cè)組分比其他氣體有高得多的磁熱磁式氧分析儀是利用被測(cè)氣體混合物中待測(cè)組分比其他氣體有高得多的磁化率以及磁化率隨溫度的升高而降低等熱磁效應(yīng)來(lái)檢測(cè)待測(cè)氣體組分含量的。化率以及磁化率隨溫度的升高而降低等熱磁效應(yīng)來(lái)檢測(cè)待測(cè)氣體組分含量的。 主要用來(lái)檢測(cè)混合氣體中的氧含量。主要用來(lái)檢測(cè)混合氣體中的氧含量。 物質(zhì)的磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度物質(zhì)的磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度H成正比，即成正比，即 HkJ 式中，式中，k稱為物質(zhì)的磁化率，是一個(gè)反映物質(zhì)磁性的

15、系數(shù)。稱為物質(zhì)的磁化率，是一個(gè)反映物質(zhì)磁性的系數(shù)。 某些氣體在某些氣體在0時(shí)的體積磁化率時(shí)的體積磁化率 氣體的磁化率數(shù)值都比較小，但氧氣的磁化率比其它氣體的磁化率高很多。氣體的磁化率數(shù)值都比較小，但氧氣的磁化率比其它氣體的磁化率高很多。 對(duì)互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的多組分混合氣體，常溫常壓下其磁化率對(duì)互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的多組分混合氣體，常溫常壓下其磁化率k為各組分磁化為各組分磁化率的算術(shù)平均值率的算術(shù)平均值 niiinnCkCkCkCkk12211 若在混合氣體中，待測(cè)組分為氧氣，其磁化率為若在混合氣體中，待測(cè)組分為氧氣，其磁化率為k1，濃度為，濃度為C1；假設(shè)混合氣體；假設(shè)混合氣體中非氧組分的磁化率近

16、似相等，而且比較小，那么中非氧組分的磁化率近似相等，而且比較小，那么111211)1 (CkCkCkk由此可根據(jù)混合氣體磁化率的大小判定氧含量的多少。由此可根據(jù)混合氣體磁化率的大小判定氧含量的多少。 氣體的磁化率的另一個(gè)特點(diǎn)是它隨溫度和壓力而變化。氣體的磁化率的另一個(gè)特點(diǎn)是它隨溫度和壓力而變化。 2RTCMpk 由以上分析可以得到如下的結(jié)論：由以上分析可以得到如下的結(jié)論： 待測(cè)組分待測(cè)組分( (氧氣氧氣) )較混合氣體中其他組分的磁化率大得多，并且在后者的磁較混合氣體中其他組分的磁化率大得多，并且在后者的磁化率近似相等的情況下，混合氣體的磁化率近似為待測(cè)組分的磁化率與該組分所占化率近似相等的情

17、況下，混合氣體的磁化率近似為待測(cè)組分的磁化率與該組分所占濃度的乘積；濃度的乘積； 氣體壓力升高時(shí)，磁化率增大，而溫度升高時(shí)，其磁化率劇烈下降。氣體壓力升高時(shí)，磁化率增大，而溫度升高時(shí)，其磁化率劇烈下降。 N51234ES1R2R3R4RwR1-環(huán)形管；環(huán)形管；2-中間通道；中間通道；3-顯示儀表；顯示儀表；4-被測(cè)氣體入口；被測(cè)氣體入口；5-被測(cè)氣體出口被測(cè)氣體出口1-工作檢測(cè)元件工作檢測(cè)元件 2-參比檢測(cè)元件參比檢測(cè)元件 氧化鋯氧分析儀是利用氧化鋯固體電解質(zhì)做成的氧分析儀，用來(lái)測(cè)量混合氧化鋯氧分析儀是利用氧化鋯固體電解質(zhì)做成的氧分析儀，用來(lái)測(cè)量混合氣體中氧氣的含量。氣體中氧氣的含量。 氧化鋯

18、氧化鋯ZrO2ZrO2是一種固體電解質(zhì)。純氧化鋯基本上是不導(dǎo)電的，但摻雜一些是一種固體電解質(zhì)。純氧化鋯基本上是不導(dǎo)電的，但摻雜一些氧化鈣或氧化釔等稀土氧化物后，它的導(dǎo)電性大大增加。固體電解質(zhì)的導(dǎo)電性氧化鈣或氧化釔等稀土氧化物后，它的導(dǎo)電性大大增加。固體電解質(zhì)的導(dǎo)電性與溫度有關(guān)，溫度愈高，其導(dǎo)電性愈強(qiáng)。與溫度有關(guān)，溫度愈高，其導(dǎo)電性愈強(qiáng)。 6.5.2.2 氧化鋯氧分析儀的檢測(cè)器氧化鋯氧分析儀的檢測(cè)器 氧化鋯氧分析儀的檢測(cè)器是由氧化鋯管組成的一個(gè)氧濃差電池。氧化鋯氧分析儀的檢測(cè)器是由氧化鋯管組成的一個(gè)氧濃差電池。 當(dāng)氧化鋯兩面的混合氣體當(dāng)氧化鋯兩面的混合氣體的氧分壓不同時(shí)，在兩個(gè)電極的氧分壓不同時(shí)

19、，在兩個(gè)電極之間就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)之間就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)是由于氧化鋯固體電解質(zhì)兩側(cè)是由于氧化鋯固體電解質(zhì)兩側(cè)的氧濃差所形成，所以叫濃差的氧濃差所形成，所以叫濃差電勢(shì)。電勢(shì)。 氧濃差電勢(shì)的大小與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，它們氧濃差電勢(shì)的大小與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，它們的關(guān)系可用能斯特公式表示為的關(guān)系可用能斯特公式表示為 10lnppnFRTE 假定參比側(cè)與被測(cè)氣體的總壓力相等，則上式可改寫為假定參比側(cè)與被測(cè)氣體的總壓力相等，則上式可改寫為 10lnCCnFRTE 利用氧化鋯氧濃差電勢(shì)測(cè)氧含量必需滿足的條件有：利用氧化鋯氧濃差電勢(shì)測(cè)氧含量必需滿足的條件有：

20、工作溫度要恒定。一般工作溫度保持在工作溫度要恒定。一般工作溫度保持在T=750T=750。 必須有參比氣體，且參比氣體的氧含量要穩(wěn)定不變。必須有參比氣體，且參比氣體的氧含量要穩(wěn)定不變。 參比氣體與檢測(cè)氣體總壓力應(yīng)該相等，儀表可以直接以氧濃度刻度。參比氣體與檢測(cè)氣體總壓力應(yīng)該相等，儀表可以直接以氧濃度刻度。1氧化鋯管；氧化鋯管；2陶瓷過(guò)濾管；陶瓷過(guò)濾管；3鉑電極；鉑電極；4熱電偶；熱電偶；5AI2O3陶瓷管；陶瓷管；6信號(hào)線信號(hào)線 一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： 測(cè)量點(diǎn)位置應(yīng)具有代表性，應(yīng)能正確反映所測(cè)爐測(cè)量點(diǎn)位置應(yīng)具有代表性，應(yīng)能正確反映所測(cè)爐內(nèi)氣體，切忌選在氣流死角和漏風(fēng)點(diǎn)

21、附近；內(nèi)氣體，切忌選在氣流死角和漏風(fēng)點(diǎn)附近； 測(cè)量點(diǎn)不能太靠近燃燒點(diǎn)等部位，這測(cè)量點(diǎn)不能太靠近燃燒點(diǎn)等部位，這會(huì)造成氧量計(jì)示值劇烈波動(dòng)，也不能太靠近風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備，以免電機(jī)的震動(dòng)損壞會(huì)造成氧量計(jì)示值劇烈波動(dòng)，也不能太靠近風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備，以免電機(jī)的震動(dòng)損壞氧化鋯探頭；氧化鋯探頭； 遠(yuǎn)離移動(dòng)物體，以免碰撞損壞探頭；遠(yuǎn)離移動(dòng)物體，以免碰撞損壞探頭； 應(yīng)便于安裝、調(diào)試及維護(hù)。應(yīng)便于安裝、調(diào)試及維護(hù)。 氧化鋯氧分析儀的安裝方式有直插式和抽吸式兩種結(jié)構(gòu)。氧化鋯氧分析儀的安裝方式有直插式和抽吸式兩種結(jié)構(gòu)。 使用前的檢查使用前的檢查 儀器標(biāo)定儀器標(biāo)定 使用條件對(duì)測(cè)量精度的影響使用條件對(duì)測(cè)量精度的影響 氧化鋯探

22、頭的化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題氧化鋯探頭的化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題 定期對(duì)采樣管中的積塵進(jìn)行吹掃處理定期對(duì)采樣管中的積塵進(jìn)行吹掃處理 目前，工業(yè)電導(dǎo)儀可分為兩類，一類是電極式；另一類是電磁感應(yīng)式目前，工業(yè)電導(dǎo)儀可分為兩類，一類是電極式；另一類是電磁感應(yīng)式 。測(cè)量電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)要比測(cè)量金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)復(fù)雜得多。測(cè)量電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)要比測(cè)量金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)復(fù)雜得多。 為待測(cè)溶液電阻，為待測(cè)溶液電阻，K為外電阻為外電阻 在交流電源電壓的作用下，在交流電源電壓的作用下，K上的分壓為上的分壓為kxkkRRURU 由上式可知，在保持電源電壓恒定不變的情況下，只要測(cè)得分壓電阻由上式可知，在保持電源電壓恒定不變的情況下，只要測(cè)得分壓電阻

23、上的電壓，即可求出待測(cè)溶液電阻上的電壓，即可求出待測(cè)溶液電阻R R的大小，對(duì)的大小，對(duì)R R取倒數(shù)即為溶液電導(dǎo)。取倒數(shù)即為溶液電導(dǎo)。 平衡電橋法測(cè)量電路原理圖平衡電橋法測(cè)量電路原理圖 不平衡電橋法測(cè)量電路原理圖不平衡電橋法測(cè)量電路原理圖 基于法拉第電磁感應(yīng)原理工作的基于法拉第電磁感應(yīng)原理工作的 。 兩個(gè)變壓器兩個(gè)變壓器T1和和T2由待測(cè)溶液構(gòu)成的短路環(huán)由待測(cè)溶液構(gòu)成的短路環(huán)C1耦合起來(lái)，耦合起來(lái)，T1為勵(lì)磁變壓器，為勵(lì)磁變壓器，T2為檢測(cè)變壓器。為檢測(cè)變壓器。 Io的數(shù)值與待測(cè)溶液的電導(dǎo)率有關(guān)單值關(guān)系）。該電導(dǎo)率越大，的數(shù)值與待測(cè)溶液的電導(dǎo)率有關(guān)單值關(guān)系）。該電導(dǎo)率越大，Io也就也就越大，反之

24、亦然。越大，反之亦然。 電導(dǎo)池是指由兩個(gè)電極等部件組成的用來(lái)測(cè)量溶液電導(dǎo)的設(shè)備，有時(shí)也稱電導(dǎo)池是指由兩個(gè)電極等部件組成的用來(lái)測(cè)量溶液電導(dǎo)的設(shè)備，有時(shí)也稱電導(dǎo)發(fā)送器。電導(dǎo)池的電極有多種，從形狀上來(lái)分，有筒狀電極和環(huán)狀電極。電導(dǎo)發(fā)送器。電導(dǎo)池的電極有多種，從形狀上來(lái)分，有筒狀電極和環(huán)狀電極。 筒狀電極的電極常數(shù)與外筒電極的內(nèi)半徑、內(nèi)筒電極的外半徑及電極筒狀電極的電極常數(shù)與外筒電極的內(nèi)半徑、內(nèi)筒電極的外半徑及電極的有效長(zhǎng)度的定量關(guān)系為；的有效長(zhǎng)度的定量關(guān)系為； rRLKln21 環(huán)狀電極的電極常數(shù)與電導(dǎo)池外套筒內(nèi)半徑、電極環(huán)的最大外半徑及環(huán)狀電極的電極常數(shù)與電導(dǎo)池外套筒內(nèi)半徑、電極環(huán)的最大外半徑及電

25、極間的距離的定量關(guān)系為；電極間的距離的定量關(guān)系為；)(22rRLK采用筒狀電極的電導(dǎo)池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用筒狀電極的電導(dǎo)池的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 溶液電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)一般由電導(dǎo)池即傳感器）、變送器和顯示儀表三部分溶液電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)一般由電導(dǎo)池即傳感器）、變送器和顯示儀表三部分組成。組成。 電極極化問(wèn)題電極極化問(wèn)題 分布電容問(wèn)題分布電容問(wèn)題 溫度問(wèn)題溫度問(wèn)題 濃度計(jì)實(shí)際上就是工業(yè)電導(dǎo)儀，它利用溶液濃度與其電導(dǎo)率之間具有一定的濃度計(jì)實(shí)際上就是工業(yè)電導(dǎo)儀，它利用溶液濃度與其電導(dǎo)率之間具有一定的定量關(guān)系，通過(guò)測(cè)量溶液的電導(dǎo)從而間接地求出待測(cè)溶液的濃度。定量關(guān)系，通過(guò)測(cè)量溶液的電導(dǎo)從而間接地求出待測(cè)溶液的濃度。均勻?qū)w的電

26、阻計(jì)算公式均勻?qū)w的電阻計(jì)算公式 ALR 電解質(zhì)溶液與均勻?qū)w類似，但溶液呈現(xiàn)的電阻作用一般不用電阻率表示，電解質(zhì)溶液與均勻?qū)w類似，但溶液呈現(xiàn)的電阻作用一般不用電阻率表示，而是用其倒數(shù)而是用其倒數(shù)1/即電導(dǎo)率即電導(dǎo)率S表示，液體回路中的電阻也用其倒數(shù)表示，液體回路中的電阻也用其倒數(shù)/） 即電導(dǎo)即電導(dǎo)m表示表示 LASLARm11 A 導(dǎo)體橫截面積，導(dǎo)體橫截面積，cm； 導(dǎo)體長(zhǎng)度，導(dǎo)體長(zhǎng)度，cm。 溶液的電導(dǎo)率與溶劑、溶質(zhì)、溶質(zhì)含量濃度及溫度等多種因素有關(guān)，所溶液的電導(dǎo)率與溶劑、溶質(zhì)、溶質(zhì)含量濃度及溫度等多種因素有關(guān)，所以電導(dǎo)率還不能完全表征各種溶液的特點(diǎn)。為此，我們將濃度關(guān)系引入到電導(dǎo)率以電

27、導(dǎo)率還不能完全表征各種溶液的特點(diǎn)。為此，我們將濃度關(guān)系引入到電導(dǎo)率的概念中，提出的概念中，提出“當(dāng)量電導(dǎo)率的概念，其定義為當(dāng)量電導(dǎo)率的概念，其定義為“濃度為摩爾的水溶液所具濃度為摩爾的水溶液所具有的電導(dǎo)率有的電導(dǎo)率”，用，用表示。表示。 在某些場(chǎng)合這個(gè)單位太大，此時(shí)可用毫摩爾電導(dǎo)來(lái)表示，它是指毫摩爾的在某些場(chǎng)合這個(gè)單位太大，此時(shí)可用毫摩爾電導(dǎo)來(lái)表示，它是指毫摩爾的水溶液的電導(dǎo)。水溶液的電導(dǎo)。 當(dāng)溶液的濃度為當(dāng)溶液的濃度為時(shí)，此溶液的電導(dǎo)為：時(shí)，此溶液的電導(dǎo)為： 溶液的摩爾濃度與溶液濃度溶液的摩爾濃度與溶液濃度C 之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為1000C將式上式合并可得將式上式合并可得1000CLAL

28、ALASmCALSALmR10001或或 上式表明：當(dāng)電極的尺寸和距離即電解質(zhì)溶液導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積上式表明：當(dāng)電極的尺寸和距離即電解質(zhì)溶液導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積一定時(shí)，由于特定溶液中溶質(zhì)的毫摩爾和溶液的當(dāng)量電導(dǎo)率也是一定的，所以，一定時(shí)，由于特定溶液中溶質(zhì)的毫摩爾和溶液的當(dāng)量電導(dǎo)率也是一定的，所以，二電極間的電導(dǎo)二電極間的電導(dǎo)m m或電阻或電阻R R就與溶液的濃度就與溶液的濃度C C成單值函數(shù)。成單值函數(shù)。 選擇安裝場(chǎng)所時(shí)，要注意防腐問(wèn)題。選擇安裝場(chǎng)所時(shí)，要注意防腐問(wèn)題。 pH值與溶液中氫離子濃度的關(guān)系為：值與溶液中氫離子濃度的關(guān)系為： pH=lgH+ 溶液的溶液的pH值是通過(guò)將其轉(zhuǎn)化成原電

29、池的輸出電動(dòng)勢(shì)來(lái)間接測(cè)量的。值是通過(guò)將其轉(zhuǎn)化成原電池的輸出電動(dòng)勢(shì)來(lái)間接測(cè)量的。 原電池電動(dòng)勢(shì)的大小為原電池電動(dòng)勢(shì)的大小為 式中，式中，EE原電池電動(dòng)勢(shì)；原電池電動(dòng)勢(shì)； RR氣體常數(shù)；氣體常數(shù)；TT溶液絕對(duì)溫度；溶液絕對(duì)溫度；FF法拉第法拉第常數(shù)；常數(shù)；pHpHpHpH值。值。 原電池輸出電動(dòng)勢(shì)與待測(cè)溶液的原電池輸出電動(dòng)勢(shì)與待測(cè)溶液的pH值成正比。值成正比。通常稱測(cè)量通常稱測(cè)量pH值的儀器為值的儀器為pH計(jì)。計(jì)。 工業(yè)在線測(cè)量工業(yè)在線測(cè)量pHpH計(jì)一計(jì)一般不用氫電極，最常用的般不用氫電極，最常用的測(cè)量電極有玻璃電極和銻測(cè)量電極有玻璃電極和銻電極，參考電極有甘汞電電極，參考電極有甘汞電極和銀極和銀

30、氯化銀電極。氯化銀電極。二線制二線制PH計(jì)測(cè)量系統(tǒng)如圖計(jì)測(cè)量系統(tǒng)如圖 電極的選擇。電極的選擇。 沖擊導(dǎo)管問(wèn)題。沖擊導(dǎo)管問(wèn)題。 信號(hào)抗干擾問(wèn)題。信號(hào)抗干擾問(wèn)題。 玻璃電極玻璃電極 甘汞電極內(nèi)的甘汞電極內(nèi)的KCLKCL溶液應(yīng)保持在溶液應(yīng)保持在2/32/3左右，且左右，且KCLKCL溶液應(yīng)為飽和狀態(tài)標(biāo)志溶液應(yīng)為飽和狀態(tài)標(biāo)志 為有晶體析出）。為有晶體析出）。 新表投運(yùn)前必須對(duì)電極進(jìn)行活化處理。新表投運(yùn)前必須對(duì)電極進(jìn)行活化處理。 為提高儀器穩(wěn)定性，短時(shí)間測(cè)量時(shí)，預(yù)熱時(shí)間一般不少于為提高儀器穩(wěn)定性，短時(shí)間測(cè)量時(shí)，預(yù)熱時(shí)間一般不少于5 5分鐘；長(zhǎng)時(shí)間測(cè)分鐘；長(zhǎng)時(shí)間測(cè) 量時(shí)，預(yù)熱時(shí)間應(yīng)在量時(shí)，預(yù)熱時(shí)間應(yīng)在20

31、20分鐘以上。分鐘以上。 使用時(shí)必須注意待測(cè)溶液的溫度變化，如變化較大，則應(yīng)采取相應(yīng)措施使用時(shí)必須注意待測(cè)溶液的溫度變化，如變化較大，則應(yīng)采取相應(yīng)措施 （如穩(wěn)定溫度或通過(guò)在測(cè)量電路中增設(shè)溫度補(bǔ)償電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償）。多（如穩(wěn)定溫度或通過(guò)在測(cè)量電路中增設(shè)溫度補(bǔ)償電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償）。多 電極測(cè)量池傳感器中溫度補(bǔ)償電極元件必須安裝在水樣出口部，電極測(cè)量池傳感器中溫度補(bǔ)償電極元件必須安裝在水樣出口部， 以盡量減小溫度補(bǔ)償?shù)臏?。以盡量減小溫度補(bǔ)償?shù)臏蟆?儀表在正式投運(yùn)前必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定，標(biāo)定一般采用兩點(diǎn)法，且兩種緩沖液的儀表在正式投運(yùn)前必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定，標(biāo)定一般采用兩點(diǎn)法，且兩種緩沖液的 PHPH值之差不能大

32、于值之差不能大于3 3個(gè)個(gè)PHPH。 為保證測(cè)量準(zhǔn)確度，要定期對(duì)電極進(jìn)行標(biāo)定和更新。為保證測(cè)量準(zhǔn)確度，要定期對(duì)電極進(jìn)行標(biāo)定和更新。 如如pHpH計(jì)停運(yùn)，丈量玻璃電極短期不用時(shí)可浸泡在除鹽水內(nèi)，長(zhǎng)期不用計(jì)停運(yùn)，丈量玻璃電極短期不用時(shí)可浸泡在除鹽水內(nèi)，長(zhǎng)期不用 時(shí)應(yīng)清洗干凈后采取干式保存；參比固體電極短期不用時(shí)可浸泡在時(shí)應(yīng)清洗干凈后采取干式保存；參比固體電極短期不用時(shí)可浸泡在 KC1KC1溶液中，長(zhǎng)期不用時(shí)應(yīng)在頭部套上內(nèi)放溶液中，長(zhǎng)期不用時(shí)應(yīng)在頭部套上內(nèi)放KCLKCL溶液的電極塑料套后存放。溶液的電極塑料套后存放。 光纖光纖pH計(jì)的敏感部件是將計(jì)的敏感部件是將pH指示劑滲入多孔聚合物制作而成，將敏

33、感部指示劑滲入多孔聚合物制作而成，將敏感部件插入待測(cè)溶液后，敏感部件的光譜特性將會(huì)發(fā)生變化，而且這一變化與待測(cè)件插入待測(cè)溶液后，敏感部件的光譜特性將會(huì)發(fā)生變化，而且這一變化與待測(cè)溶液的溶液的pH值有定量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。值有定量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 光纖光纖pH值測(cè)量系統(tǒng)原理如圖值測(cè)量系統(tǒng)原理如圖 硅酸根分析儀簡(jiǎn)稱硅酸根表，用于測(cè)量溶液中的硅酸根含量。硅酸根分析儀簡(jiǎn)稱硅酸根表，用于測(cè)量溶液中的硅酸根含量?；驹恚涸诤泄杷岣娜芤褐屑尤算f酸銨和抗壞血酸等化學(xué)藥劑，這基本原理：在含有硅酸根的溶液中加人鉬酸銨和抗壞血酸等化學(xué)藥劑，這些物質(zhì)些物質(zhì) 相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后會(huì)生成硅鉬藍(lán)，硅鉬藍(lán)具有吸收一定波相互發(fā)生化學(xué)

34、反應(yīng)后會(huì)生成硅鉬藍(lán)，硅鉬藍(lán)具有吸收一定波長(zhǎng)長(zhǎng) （790815nm光波的特性，且硅鉬藍(lán)的量越大吸收光就越光波的特性，且硅鉬藍(lán)的量越大吸收光就越多，而多，而 硅鉬藍(lán)的量又隨著待測(cè)溶液中硅酸根濃度的增加而增加。這硅鉬藍(lán)的量又隨著待測(cè)溶液中硅酸根濃度的增加而增加。這樣，如樣，如 果用特定波長(zhǎng)的光照射已發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的待測(cè)液體，則通過(guò)果用特定波長(zhǎng)的光照射已發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的待測(cè)液體，則通過(guò)待測(cè)液待測(cè)液 體的透光強(qiáng)度即可間接反映待測(cè)液體中硅酸根的濃度。體的透光強(qiáng)度即可間接反映待測(cè)液體中硅酸根的濃度。 化學(xué)吸光分析法硅酸根濃度檢測(cè)系統(tǒng)的原理圖化學(xué)吸光分析法硅酸根濃度檢測(cè)系統(tǒng)的原理圖 化學(xué)發(fā)光分析法是在待測(cè)液體中加

35、入多種化學(xué)藥劑，這些藥劑相互發(fā)生化學(xué)化學(xué)發(fā)光分析法是在待測(cè)液體中加入多種化學(xué)藥劑，這些藥劑相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，且發(fā)光強(qiáng)度與待測(cè)溶液硅酸根濃度成正比，利用光反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，且發(fā)光強(qiáng)度與待測(cè)溶液硅酸根濃度成正比，利用光電倍增管將發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)的進(jìn)一步處理，即電倍增管將發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)的進(jìn)一步處理，即可顯示待測(cè)溶液硅酸根濃度大小?？娠@示待測(cè)溶液硅酸根濃度大小。 實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意以下問(wèn)題：實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意以下問(wèn)題： 儀表初次投運(yùn)時(shí)，應(yīng)就地觀察儀表初次投運(yùn)時(shí)，應(yīng)就地觀察34個(gè)運(yùn)行周期四通道運(yùn)行時(shí)觀察個(gè)運(yùn)行周期四通道運(yùn)行

36、時(shí)觀察1216個(gè)個(gè) 周期），以確定控制程序是否正常。若程序正常，則將儀表運(yùn)行周期），以確定控制程序是否正常。若程序正常，則將儀表運(yùn)行48小時(shí)，小時(shí)， 然后進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)束后即可進(jìn)行在線測(cè)量。然后進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)束后即可進(jìn)行在線測(cè)量。 在進(jìn)行多通道測(cè)量時(shí)，各通道樣品硅酸根濃度相差不宜太大，以免通道樣品在進(jìn)行多通道測(cè)量時(shí)，各通道樣品硅酸根濃度相差不宜太大，以免通道樣品 之間互相影響，降低測(cè)量的準(zhǔn)確度。之間互相影響，降低測(cè)量的準(zhǔn)確度。 蠕動(dòng)泵管的使用壽命一般為蠕動(dòng)泵管的使用壽命一般為36個(gè)月，應(yīng)定期更換。個(gè)月，應(yīng)定期更換。 各試劑桶應(yīng)定期一般為各試劑桶應(yīng)定期一般為30天同時(shí)更換試劑，更換時(shí)必須將殘留試劑全部天同時(shí)更換試劑，更換時(shí)必須將殘留試劑全部 倒盡，且更換后粘貼更換日期標(biāo)簽。倒盡，且更換后粘貼更換日期標(biāo)簽。 儀表長(zhǎng)期停運(yùn)時(shí)，須倒盡桶內(nèi)試劑，并用除鹽水洗凈后再注入除鹽水，然后儀表長(zhǎng)期停運(yùn)時(shí)，須倒盡桶內(nèi)試劑，并用除鹽水洗凈后再注入除鹽水，然后 進(jìn)行無(wú)試劑沖洗運(yùn)行進(jìn)行無(wú)試劑沖洗運(yùn)行48小時(shí)，最后松開(kāi)蠕動(dòng)泵管卡，取出蠕動(dòng)泵管，小時(shí)，最后松開(kāi)蠕動(dòng)泵管卡，取出蠕動(dòng)泵管， 使其處于放松狀態(tài)，并切斷電源。使其處于放松狀態(tài)，并切斷電源。 鈉離子濃度測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)