气体成分分析

气体成分分析第1页，课件共26页，创作于2023年2月

§9-1CO、CO2的测量方法 不分光红外吸收法

电导法 气相色谱法 间接原子吸收法一、不分光吸收式红外线气体分析器1.原理——被测气体对红外光的特征吸收进行定量分析被测气体→气室→被测组分CO或CO2

吸收特征波长光辐射。

(特征波长照射)吸收光能的多少～被测气体组分浓度

气室第2页，课件共26页，创作于2023年2月I——透射的特征波长红外光强度Io——入射的特征波长红外光强度K——被测组分对特征波长的吸收系数L——入射光透过被测样品的光程C——样品中被测组分的浓度在红外气体分析器中：红外辐射光源的入射强度不变Io=cost红外线透过被测样品的光程不变L=cost对待测的特征组分、吸收系数不变K=cost

I=f(C)比尔定律第3页，课件共26页，创作于2023年2月组成：红外光源、切光器、气室、光检测器、电子线路第4页，课件共26页，创作于2023年2月镍锘丝加热至600～1000C辐射红外光分成平行光切光片滤波室测量室参比气室吸收部分特征光光强减弱接收室放大与显示第5页，课件共26页，创作于2023年2月1）金属薄膜（动片11）将接吸室内的空腔分成容积相等的两个接吸室——内充满等浓度的CO气体2）容量—侧固定一圆形金属片（定片10）—组成电容器

未测量时，红外光束射入接收室后，被其中CO吸收，使气体T↑—内部压力↑。两边压力相等、动片薄膜维持在平衡位置。测量气室中有待测组分时——吸收接收室的红外光——这边的温度降低，压力减小——金属薄膜偏面固定金属片一方——电容器两极间距离变化——电容量变化原理——利用待测组分的变化引起电容量变化来测量待测组分的浓度。

光检测器——薄膜电容微音器第6页，课件共26页，创作于2023年2月D——薄膜动极与固定电极间距离K——比例系数——气体介电常数F——电容极板面积二、电导法一氧化碳气体分析器（1）工作原理：用测定溶液电导的方法来测定物质量电解值溶液中插入一对电极，并外接电源。则

G——电导

F——电极面积

L——两极间距离

r——溶液电导率

第7页，课件共26页，创作于2023年2月当量电导λ

：1克当量电解液全部放在相距1cm的两电极间所得的电导电导率与当量电导的关系C——溶液的当量浓度确定的电极体系：L、F——固定不变较窄浓度范围内：设 K——电极常数令

测出G→C第8页，课件共26页，创作于2023年2月C与G关系：b——与所选电导值有关的常数（2）CO气体分析仪原理

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OOHˉ的当量电导>CO3ˉ的当量电导吸收CO2后，原NaOH溶液的电导下降测出NaOH溶液电导改变→CO2量→CO量（3）组成取样系统、分析器、测量显示部分第9页，课件共26页，创作于2023年2月被分析气样→初步处理→I2O5氧化炉→产生CO2

、I2硫脲过滤器流量计→与参比电导池来的电导液按一定比例混合→CO2被吸收→残余气体排空→测量电导池－测出由CO2而降低的电导率第10页，课件共26页，创作于2023年2月溶液再生器（15）作用：仪器在工作过程中，消耗溶液中的氢氧化纳，为使仪器长期稳定工作，需要不断更新电导液。用强碱性阴离子交换树脂除去碳酸根→电导液再生。

§9-2SO2的测量方法：库仑滴定法、电导法、紫外荧光法、分光光度法、火焰光度法等。一、库仑滴定法——一种建立在电解基础上的分析方法1.原理：试液中加入适当物质，以一定强度的恒量电流进行电解→工作电极上产生→试剂（滴定剂）第11页，课件共26页，创作于2023年2月2.SO2分析仪组成：恒流电源、库伦池、测量显示部分试剂被测物质定量反应反应终点（电化学方法指示）库伦法必要条件：在电极上只发生所需求的电解氧化反应，而不发生其他任何副作用1）库仑池——铂丝阳极、铂网阴极、活性碳参比电极及碱性典化钾溶液第12页，课件共26页，创作于2023年2月2）工作过程电流→阳极阴极参比电极负载电阻b.

阴极电位=参比电极电位+负载上的压降在这样电位差下，阳极只能氧化溶液中的碘离子得到碘分子

第13页，课件共26页，创作于2023年2月抽入库仑池的气体带动电解液在池中循环，碘分子→阴极后还原→碘离子c.如进入库仑池气样中不包含SO2，且无其它化学反应当碘浓度达到动态平衡后：阳极氧化的碘=阴极还原的碘即I阳极=I阴 参比电极无I2

d.气样中含有SO2则每个SO2分子消耗1个I2

少一个碘分子到达阴极，阴极将少给出2个电子→阴极的I2浓度↓→I阴极↓第14页，课件共26页，创作于2023年2月e.为维持电极间氧化还原平衡，参考电极上的碳还原作用给出两个电子。

SO2消耗I2

I2参比I则参比电极电流和SO2量间关系为：P——每秒进入库仑池的SO2量IR——参比电极电流M——SO2分子量N——参加反应的每个SO2分子的电子变化数设进入库仑池的流量为气样中SO2浓度为则每秒进入库仑池的SO2量为第15页，课件共26页，创作于2023年2月若 则参比电流增加1uA→气样中0.08mg/m3的SO2浓度。二、电导法原理：溶液中电导率与溶液中电解质的浓度有关r——电导率c——浓度m、b——常数当浓度极低时：而电导与电导率：

第16页，课件共26页，创作于2023年2月G——溶液电导K——电极电导池常数K与电极面积和极间距离有关，当电导池的几何参数固定时，k=const

测量电导→C2.过程（1）过氧化氢水溶液吸收SO2→H4SO4（2）吸收液电导率（与SO2含量有关）（3）测量吸收液吸收SO2前后电导率→SO2浓度

3.测量仪的组成

第17页，课件共26页，创作于2023年2月（1）参比电导池2——测量空白吸收液电导率K（2）测量电导池5——测量吸收SO2后吸收率K2三、紫外荧光法荧光——某些物质受到紫外光照射时，各自吸收一定波长的光之后，发射出比照射光波波长更长的光。而紫外光停止照射后，这种光也随之消失。第18页，课件共26页，创作于2023年2月1.原理紫外光

SO2

荧光荧光强弱=f(SO2)（1）比尔定律：I—透射光强度Io—入射光强度c—被测物质浓度l—透过层厚度k—被测物质摩尔吸光系数（2）吸收光量（3）荧光强度与被吸收光量以及荧光效率成正比

F—荧光强度 第19页，课件共26页，创作于2023年2月（4）荧光物质浓度很稀时被吸收光<总量2%，且klc≤0.05∴ K—测量荧光装置的几何结构因素2.荧光法测定SO2的主要干扰（1）水分：

i）SO2可溶于水造成损失

ii）SO2遇水产生荧光猝灭→造成负误差措施：半透膜渗透法反应室加热法（2）芳香烃化合物：在190~230mm紫外光激发下也能发射荧光→造成误差措施：装有特殊吸附剂的过滤预先除去。第20页，课件共26页，创作于2023年2月3.荧光分析仪组成：气路，荧光计（1）气样→除尘过滤器→采样阀→渗透膜除水器→除烃器→荧光反应室3→流量计→排出。（2）紫外光源→激发光滤光片5→反应室3SO2分子激发产生荧光→发射光滤光片6→光电倍增管7→电子放大8→指示表9第21页，课件共26页，创作于2023年2月

§9-3氧量的测量氧化锆：ZrO2—金属氧化物陶瓷材料（1）常温下→单斜晶体结构，T≥1500℃时→立方晶体，体积7%收缩。（2）温度↓→反方向相变→单斜晶体氧化锆晶体随温度变化是不稳定的，反复冷却，加热→ZrO2会断裂因此，在ZrO2中加入少量CaO、Y2O3（氧化钇）稀土氧化物作稳定剂不随温度变化的稳定的立方晶体但钙，钇化合价与锆不同，一个钙离子只与一个氧离子结合，晶体中就会留下一个氧离子空穴。第22页，课件共26页，创作于2023年2月一、氧化锆氧量计的工作原理

以氧化锆作固体电解质，并加入一定量的氧化钙CaO或氧化钇（

Y2O3

）形状——圆管状，管内外壁各烧结一层多孔柏金属电极高温下的电介质两侧氧浓度不同时→浓差电势→电势~两侧氧浓度如一侧氧固定→测量输出电势→另一侧氧含量浓差电势的形成：第23页，课件共26页，创作于2023年2月（1）氧化锆管外侧→被测气体：氧分压：P1氧浓度（2）氧化锆管内侧→空气→参比气体氧分压：P2氧浓度：设 P1<P2

浓差电势

第24页，课件共26页，创作于2023年2月（3）氧化锆管内外两侧附上、多孔的金属铂电极（4）高温下：（600º~800℃时）①氧化锆管内壁（高氧分压面）发生还原反应内壁面上ZrO2给出电子→带正电