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离心机氧气分析仪技术揭秘之Ⅰ:酸性气体对电化学传感器的影响

来源:技术文章    发布时间:2021-05-17    浏览:120次

离心机作为化工、制药等行业的重要设备之一,其在运行过程中极易产生火花,且物料多为可燃性的有机物料,如果不对氧气的含量进行分析监测,极易起火甚至发生爆炸。因此,在离心机反应系统中安装氧分析仪对氧气含量进行连续监测是非常必要的。


其实在检测氧含量的传感器中,电化学氧气传感器由于其优异的选择性和灵敏度、快速的响应速度和低廉的价格成为了离心机氧气分析仪器的选择对象[1]。下面艾伊科技为您详细揭秘酸性气体对电化学氧气传感器的影响。

一、关于电化学氧气传感器


以氧分析仪应用于离心机系统中监测氧气含量使用最广、性能最优的city 4OXV氧气传感器为例,该氧气传感器为原电池型碱性铅氧传感器[2],氧气进入传感器后首先到达工作电极表面,在催化剂的作用下被还原成氢氧根离子,反应方程式为:
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
这些氢氧根离子通过碱性电解质到达阳极铅,与铅发生氧化反应生成氧化铅,反应方程式为:
2Pb + 4OH- = 2PbO + 2H2O + 4e-
这两个反应发生生成电流信号通过外电路输出,电流大小相应地取决于氧气反应速度(法拉第定律)。


二、酸性气体对碱性电解质氧气传感器的影响


离心机系统工况中一般为硫化物、硝化物、氯化氢、甲酸、乙酸等无机有机酸性气体,如果不做预处理直接进入碱性电解质的氧气传感器中,会直接与碱性电解液发生中和反应,使电解质溶液变成中性甚至酸性,而工作电极的催化剂在中性或者酸性电解质溶液下无法催化氧气发生还原反应。而且,氧气传感器中的碱性电解质溶液的容量一般不到1毫升,所以即使是离心机中ppm级别的酸性气体也会很快使氧气传感器中的碱性电解质溶液变性,如果是高浓度的酸性气体,甚至一天就能使氧气传感器发生不可逆的损坏。


三、酸性气体对酸性电解质氧气传感器的影响


虽然也有一些电化学氧气传感器是酸性电解质,但一般都是有机弱酸性的乙酸,只有空气中低浓度的二氧化碳溶于其中产生酸性更弱的碳酸才对其性能没有较大的影响[3],但离心机系统工况中的无机有机中强酸气体还是会导致酸性电解质溶液中氢离子激增,破坏电化学反应平衡,使氧气传感器电极电势发生变化,无法催化还原氧气。

综上所述,无论是碱性电解质还是酸性电解质的电化学氧气传感器,如果不做预处理直接使用探头监测离心机系统反应工况中的氧气,长则一个星期左右,短则一天之内必然会发生故障损坏。而且,离心机系统工况中还有对电化学氧气传感器破坏性更强的有机溶剂,对预处理方案的要求更加严格,这些问题我们会在后期的揭秘中逐一解释,敬请期待。

目前国内做离心机氧气分析仪器的厂家较多,质量也是参差不齐,很多厂家在选型时不考虑客户的实际情况,忽略离心机反应工况的复杂性。而通常情况下离心机反应工况都比较复杂,含有各种有机挥发性气体、强酸性气体等[4],如果预处理系统不到位或者直接不加预处理系统就将氧气传感器探头接入离心机系统中,会导致氧气传感器在短时间内损坏,从而引发巨大的安全隐患。

在选择离心机氧气分析仪器时一定要对方案的前期对接足够重视,对预处理系统的方案设计做到精益求精,对后期维护的成本和难易程度加以考虑,同时,在选择生产厂家时也要注意以下几点:

1、选择品牌认证齐全的生产厂家,必要时到生产厂家实地考察,对其研发实力、技术实力、生产实力等进行进一步了解,确保产品的品质有保障;
2、选择有较多同行应用案例的生产厂家,确保产品的性能及稳定性。
3、选择拥有创新能力的生产厂家,确保产品的更新迭代,能够满足各类工况需求。
4、选择售后服务完善的生产厂家,确保后期在使用和维护上无后顾之忧。

因产品更新迭代,本网站产品参数及图片仅供参考,详情咨询厂家
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