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離心機(jī)氧氣分析儀技術(shù)揭秘之Ⅰ:酸性氣體對(duì)電化學(xué)傳感器的影響

來(lái)源:技術(shù)文章    更新時(shí)間:2021-08-31    瀏覽:1731次

離心機(jī)作為化工、制藥等行業(yè)的重要設(shè)備之一,其在運(yùn)行過(guò)程中極易產(chǎn)生火花,且物料多為可燃性的有機(jī)物料,如果不對(duì)氧氣的含量進(jìn)行分析監(jiān)測(cè),極易起火甚至發(fā)生爆炸。因此,在離心機(jī)反應(yīng)系統(tǒng)中安裝氧分析儀對(duì)氧氣含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)是非常必要的。


其實(shí)在檢測(cè)氧含量的傳感器中,電化學(xué)氧氣傳感器由于其優(yōu)異的選擇性和靈敏度、快速的響應(yīng)速度和低廉的價(jià)格成為了離心機(jī)氧氣分析儀器的選擇對(duì)象[1]。下面艾伊科技為您詳細(xì)揭秘酸性氣體對(duì)電化學(xué)氧氣傳感器的影響。

一、關(guān)于電化學(xué)氧氣傳感器


以氧分析儀應(yīng)用于離心機(jī)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)氧氣含量使用*、性能優(yōu)的city 4OXV氧氣傳感器為例,該氧氣傳感器為原電池型堿性鉛氧傳感器[2],氧氣進(jìn)入傳感器后首先到達(dá)工作電極表面,在催化劑的作用下被還原成氫氧根離子,反應(yīng)方程式為:
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
這些氫氧根離子通過(guò)堿性電解質(zhì)到達(dá)陽(yáng)極鉛,與鉛發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化鉛,反應(yīng)方程式為:
2Pb + 4OH- = 2PbO + 2H2O + 4e-
這兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生生成電流信號(hào)通過(guò)外電路輸出,電流大小相應(yīng)地取決于氧氣反應(yīng)速度(法拉第定律)。


二、酸性氣體對(duì)堿性電解質(zhì)氧氣傳感器的影響


離心機(jī)系統(tǒng)工況中一般為硫化物、硝化物、氯化氫、甲酸、乙酸等無(wú)機(jī)有機(jī)酸性氣體,如果不做預(yù)處理直接進(jìn)入堿性電解質(zhì)的氧氣傳感器中,會(huì)直接與堿性電解液發(fā)生中和反應(yīng),使電解質(zhì)溶液變成中性甚至酸性,而工作電極的催化劑在中性或者酸性電解質(zhì)溶液下無(wú)法催化氧氣發(fā)生還原反應(yīng)。而且,氧氣傳感器中的堿性電解質(zhì)溶液的容量一般不到1毫升,所以即使是離心機(jī)中ppm級(jí)別的酸性氣體也會(huì)很快使氧氣傳感器中的堿性電解質(zhì)溶液變性,如果是高濃度的酸性氣體,甚至一天就能使氧氣傳感器發(fā)生不可逆的損壞。


三、酸性氣體對(duì)酸性電解質(zhì)氧氣傳感器的影響


雖然也有一些電化學(xué)氧氣傳感器是酸性電解質(zhì),但一般都是有機(jī)弱酸性的乙酸,只有空氣中低濃度的二氧化碳溶于其中產(chǎn)生酸性更弱的碳酸才對(duì)其性能沒(méi)有較大的影響[3],但離心機(jī)系統(tǒng)工況中的無(wú)機(jī)有機(jī)中強(qiáng)酸氣體還是會(huì)導(dǎo)致酸性電解質(zhì)溶液中氫離子激增,破壞電化學(xué)反應(yīng)平衡,使氧氣傳感器電極電勢(shì)發(fā)生變化,無(wú)法催化還原氧氣。

綜上所述,無(wú)論是堿性電解質(zhì)還是酸性電解質(zhì)的電化學(xué)氧氣傳感器,如果不做預(yù)處理直接使用探頭監(jiān)測(cè)離心機(jī)系統(tǒng)反應(yīng)工況中的氧氣,長(zhǎng)則一個(gè)星期左右,短則一天之內(nèi)必然會(huì)發(fā)生故障損壞。而且,離心機(jī)系統(tǒng)工況中還有對(duì)電化學(xué)氧氣傳感器破壞性更強(qiáng)的有機(jī)溶劑,對(duì)預(yù)處理方案的要求更加嚴(yán)格,這些問(wèn)題我們會(huì)在后期的揭秘中逐一解釋,敬請(qǐng)期待。

目前國(guó)內(nèi)做離心機(jī)氧氣分析儀器的廠家較多,質(zhì)量也是參差不齊,很多廠家在選型時(shí)不考慮客戶的實(shí)際情況,忽略離心機(jī)反應(yīng)工況的復(fù)雜性。而通常情況下離心機(jī)反應(yīng)工況都比較復(fù)雜,含有各種有機(jī)揮發(fā)性氣體、強(qiáng)酸性氣體等[4],如果預(yù)處理系統(tǒng)不到位或者直接不加預(yù)處理系統(tǒng)就將氧氣傳感器探頭接入離心機(jī)系統(tǒng)中,會(huì)導(dǎo)致氧氣傳感器在短時(shí)間內(nèi)損壞,從而引發(fā)巨大的安全隱患。

在選擇離心機(jī)氧氣分析儀器時(shí)一定要對(duì)方案的前期對(duì)接足夠重視,對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)做到精益求精,對(duì)后期維護(hù)的成本和難易程度加以考慮,同時(shí),在選擇生產(chǎn)廠家時(shí)也要注意以下幾點(diǎn):

1、選擇品牌認(rèn)證齊全的生產(chǎn)廠家,必要時(shí)到生產(chǎn)廠家實(shí)地考察,對(duì)其研發(fā)實(shí)力、技術(shù)實(shí)力、生產(chǎn)實(shí)力等進(jìn)行進(jìn)一步了解,確保產(chǎn)品的品質(zhì)有保障;
2、選擇有較多同行應(yīng)用案例的生產(chǎn)廠家,確保產(chǎn)品的性能及穩(wěn)定性。
3、選擇擁有創(chuàng)新能力的生產(chǎn)廠家,確保產(chǎn)品的更新迭代,能夠滿足各類工況需求。
4、選擇售后服務(wù)完善的生產(chǎn)廠家,確保后期在使用和維護(hù)上無(wú)后顧之憂。


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