成分分析技术及仪表PPT讲稿.ppt

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1、成分分析技术及仪表第1页，共43页，编辑于2022年，星期六内容安排：内容安排：6.1 概述概述6.2 热导式气体分析仪热导式气体分析仪6.3 红外线气体分析仪红外线气体分析仪6.4 色谱分析仪色谱分析仪6.5 氧分析仪氧分析仪6.6 工业电导仪工业电导仪6.7 浓度计浓度计 6.8 PH计计6.9 硅酸根表硅酸根表6.10 钠表钠表 6.11 溶解氧表溶解氧表6.12 成分分析仪表的选用成分分析仪表的选用 第2页，共43页，编辑于2022年，星期六6.1 概述概述 成分检测方法很多，可以按工作原理、测试对象、使用目的及使用场合成分检测方法很多，可以按工作原理、测试对象、使用目的及使用场合来进

2、行分类。来进行分类。成分分析仪表一般包括自动取样装置、预处理系统、分离检测器、信号处理系统成分分析仪表一般包括自动取样装置、预处理系统、分离检测器、信号处理系统及显示仪表等及显示仪表等。成分分析主要是用来检定、测量物质的组成和特性，研究物质的结构。成分分析主要是用来检定、测量物质的组成和特性，研究物质的结构。用于成分检测的仪表称为成分分析仪表。用于成分检测的仪表称为成分分析仪表。第3页，共43页，编辑于2022年，星期六6.2 热导式气体分析仪热导式气体分析仪 热导式气体分析仪是一种热学式气体分析仪，它是利用不同气热导式气体分析仪是一种热学式气体分析仪，它是利用不同气体导热特性不同的原理进行分

3、析的。常用于分析混合气体中体导热特性不同的原理进行分析的。常用于分析混合气体中H2、CO2、NH3、SO2、Ar等组分的百分含量。等组分的百分含量。6.2.16.2.1工作原理工作原理工作原理工作原理各种气体都具有一定的导热能力，但是导热系数有一定差异。各种气体都具有一定的导热能力，但是导热系数有一定差异。几种气体在几种气体在0时时的的导热导热系数系数 第4页，共43页，编辑于2022年，星期六 混合气体是由多组分气体组成，彼此之间无相互作用，其导热系数可以近似地认为是各组分混合气体是由多组分气体组成，彼此之间无相互作用，其导热系数可以近似地认为是各组分导热系数的算术平均值导热系数的算术平均值

4、 如果被如果被测组测组分的分的导热导热系数系数为为 ，其余组分为背景组分，并假定它们的导热，其余组分为背景组分，并假定它们的导热系数近似等于系数近似等于 ，则混合气体的总，则混合气体的总导热导热系数系数为为被测组分的体积百分含量被测组分的体积百分含量 为为 在实际测量中，要求混合气体中背景组分的导热系数必须近似相等，并与被测组分的热导系在实际测量中，要求混合气体中背景组分的导热系数必须近似相等，并与被测组分的热导系数有明显差别。数有明显差别。第5页，共43页，编辑于2022年，星期六6.2.2 6.2.2 热导检测器热导检测器热导检测器热导检测器 热导式气体分析仪的检测器又称热导式气体分析仪的

5、检测器又称热导池热导池，它将由于混合气体中待，它将由于混合气体中待测组分含量变化所引起总的导热测组分含量变化所引起总的导热系数的改变转换为电阻的变化。系数的改变转换为电阻的变化。热导池的结构（一）热导池的结构（一）(a)(b)热导池结构示意图（二）热导池结构示意图（二）第6页，共43页，编辑于2022年，星期六6.2.3 测量电路测量电路 热导式气体分析仪的测量桥路：热导式气体分析仪的测量桥路：在实际使用时，为了降低外界的干扰，提高仪表的测量精度，还可采在实际使用时，为了降低外界的干扰，提高仪表的测量精度，还可采用双臂单电桥测量系统或采用双电桥测量系统。用双臂单电桥测量系统或采用双电桥测量系统

6、。第7页，共43页，编辑于2022年，星期六6.3红外线气体分析仪红外线气体分析仪红外线气体分析仪属于光学分析仪表。红外线气体分析仪属于光学分析仪表。它是利用不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来进行分析的。它是利用不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来进行分析的。仪常用于连续分析混合气体中仪常用于连续分析混合气体中CO、CO2、CH4、NH3等气体的浓度。等气体的浓度。6.3.1 6.3.1 红外线气体分析仪的理论基础红外线气体分析仪的理论基础红外线气体分析仪的理论基础红外线气体分析仪的理论基础各种气体对红外光谱范围内波长具有选择吸收能力，吸收光谱如下图。各种气体对红外光

7、谱范围内波长具有选择吸收能力，吸收光谱如下图。第8页，共43页，编辑于2022年，星期六红外线通过吸收物质前后其光强度与被测组分浓度的关系服从朗伯红外线通过吸收物质前后其光强度与被测组分浓度的关系服从朗伯贝尔定律贝尔定律 当光强度为当光强度为I 0的光通过均匀介质后，剩余光强度的大小的光通过均匀介质后，剩余光强度的大小I将随着介质浓度将随着介质浓度C和光程和光程L的增大的增大而按指数规律衰减。而按指数规律衰减。6.3.2 6.3.2 结构及原理结构及原理结构及原理结构及原理1-光源；光源；2-抛物体反射镜；抛物体反射镜；3-同步电动机；同步电动机；4-切光片；切光片；5-滤波室；滤波室；6-参

8、比室；参比室；7-测量室；测量室；8-红外探测器；红外探测器；9-放大器放大器 测量时测量时(如分析如分析CO气体的含量气体的含量)，两束红，两束红外线经反射、切光后射入测量气室和参比气室，外线经反射、切光后射入测量气室和参比气室，测量气室中的测量气室中的CO气体对气体对4.65m的红外线有较的红外线有较强的吸收能力，而参比气室中气体不吸收红外强的吸收能力，而参比气室中气体不吸收红外线，这样探测器两个吸收气室的红外线光造成线，这样探测器两个吸收气室的红外线光造成能量差异，使两吸收室压力不同，测量室一侧能量差异，使两吸收室压力不同，测量室一侧的压力减小，于是薄膜偏向定片方向，改变了的压力减小，于

9、是薄膜偏向定片方向，改变了电容电容C。电容的变化量就反映了被测气体的浓。电容的变化量就反映了被测气体的浓度。度。第9页，共43页，编辑于2022年，星期六6.4 色谱分析仪色谱分析仪 基于色谱法原理构成的分析仪器称为色谱仪，它既能鉴定混合物是由哪些组分组基于色谱法原理构成的分析仪器称为色谱仪，它既能鉴定混合物是由哪些组分组成，又能测出各组分的含量。成，又能测出各组分的含量。6.4.1 6.4.1 检测原理检测原理检测原理检测原理茨维特实验茨维特实验:当石油醚携带菠菜叶色素混当石油醚携带菠菜叶色素混合物流经碳酸钙粉末时，由于各合物流经碳酸钙粉末时，由于各种叶色素分子在结构和性质上的种叶色素分子在

10、结构和性质上的差异，它们在石油醚中的溶解能差异，它们在石油醚中的溶解能力的大小各不相同。力的大小各不相同。第10页，共43页，编辑于2022年，星期六 色谱分析方法是利用色谱柱将混合物各组分分离开来，然后按色谱分析方法是利用色谱柱将混合物各组分分离开来，然后按各组分从色谱柱出现的先后顺序分别测量，根据各组分出现的时间各组分从色谱柱出现的先后顺序分别测量，根据各组分出现的时间以及测量值的大小可确定混合物的组成以及各组分的浓度。以及测量值的大小可确定混合物的组成以及各组分的浓度。混合物在色谱柱中的分离过程混合物在色谱柱中的分离过程 第11页，共43页，编辑于2022年，星期六 色谱分析法根据流动相

11、的不同可分为气相色谱法和液相色谱法两种。色谱分析法根据流动相的不同可分为气相色谱法和液相色谱法两种。气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪 液相色谱仪液相色谱仪液相色谱仪液相色谱仪第12页，共43页，编辑于2022年，星期六6.4.2 6.4.2 气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪基本结构框图气相色谱仪基本结构框图 作为流动相的气体叫作为流动相的气体叫载气载气，它是对样品和固定相呈惰性，专门用来载送样品的气体。通常，它是对样品和固定相呈惰性，专门用来载送样品的气体。通常用用H H2 2、N N2 2、ArAr、HeHe等气体作载气。等气体作载气。第13页，共43页，编辑于20

12、22年，星期六气相色谱分析流程气相色谱分析流程气相色谱分析流程气相色谱分析流程*气相色谱检测器（气相色谱检测器（气相色谱检测器（气相色谱检测器（DetectorDetectorDetectorDetector）检检测测器器是是将将色色谱谱柱柱分分离离开开来来的的各各个个组组分分信信号号转转换换成成电电信信号号的的装装置置，是是色色谱谱仪仪的的关关键键部部件件之之一一。其其种种类类较较多多，原原理理和和结结构构各各异异。下面介绍热导池检测器和氢焰离子化检测器。下面介绍热导池检测器和氢焰离子化检测器。第14页，共43页，编辑于2022年，星期六 热导池检测器（热导池检测器（热导池检测器（热导池检测

13、器（TCDTCD）池体池体池体池体一般用不锈钢制成，一般用不锈钢制成，一般用不锈钢制成，一般用不锈钢制成，孔道孔道孔道孔道是气路的一部分，孔道内装有是气路的一部分，孔道内装有是气路的一部分，孔道内装有是气路的一部分，孔道内装有热敏元件热敏元件热敏元件热敏元件。第15页，共43页，编辑于2022年，星期六 进样后，参比臂流过的仍然是纯载气，进样后，参比臂流过的仍然是纯载气，R R参参不变；但载气携带试样不变；但载气携带试样组分流过测量臂，使测量臂的温度改变，引起组分流过测量臂，使测量臂的温度改变，引起R R测测的变化，使测量臂和的变化，使测量臂和参比臂的电阻值不等，这时电桥失去平衡，有信号电压输

14、出，信号大小参比臂的电阻值不等，这时电桥失去平衡，有信号电压输出，信号大小与组分性质及浓度相关，记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。与组分性质及浓度相关，记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。将双臂热导池中的两根热丝与具有相同电阻值的固定电阻将双臂热导池中的两根热丝与具有相同电阻值的固定电阻R R1 1、R R2 2连接成惠斯登电桥。当仪器工作、且未进样时，热丝通电，其环连接成惠斯登电桥。当仪器工作、且未进样时，热丝通电，其环境是稳定流动的载气，加热与散热达到平衡后，电桥平衡，无信号电压境是稳定流动的载气，加热与散热达到平衡后，电桥平衡，无信号电压输出，记录仪走基线。输出，记录仪走基

15、线。第16页，共43页，编辑于2022年，星期六 氢火焰电离检测器（氢火焰电离检测器（氢火焰电离检测器（氢火焰电离检测器（FIDFID）点点火火后后，产产生生约约21002100的的火火焰焰，待待测测组组分分在在火火焰焰中中首首先先进进行行热热裂裂解解，然然后后，其其中中约约百百万万分之一发生化学电离，成正离子和电子。分之一发生化学电离，成正离子和电子。生生成成的的成成正正离离子子和和电电子子在在100 100 350V350V的的极极化化电电压压的的作作用用下下，分分别别向向两两极极定定向向运运动动，从从而而产产生生约约10106 6101014 14 A A的的微微电电流流。在在一一定定范

16、范围围内内，微微电电流流的的大大小小与与进进入入离离子子室室的的待待测测组组分分的的质质量量成成正正比比，所所以以氢氢焰焰检检测测器是质量型检测器。器是质量型检测器。该微电流经过高值负载电阻该微电流经过高值负载电阻 R R（10810810111011）后，产生较大的电压降，然后由放大器放大，后，产生较大的电压降，然后由放大器放大，记录仪记录，得到峰面积与组分质量成正比的色谱图。记录仪记录，得到峰面积与组分质量成正比的色谱图。第17页，共43页，编辑于2022年，星期六6.5 氧分析仪氧分析仪 氧含量分析方法有两种：一种为物理分析法，如磁性氧分析仪；另一种为电化学法，如氧化锆氧分析氧含量分析方

17、法有两种：一种为物理分析法，如磁性氧分析仪；另一种为电化学法，如氧化锆氧分析仪。仪。6.5.1 6.5.1 热磁式氧分析仪热磁式氧分析仪热磁式氧分析仪热磁式氧分析仪 热磁式氧分析仪是利用被测气体混合物中待测组分比其他气体有高得多的磁化率以及磁化率随热磁式氧分析仪是利用被测气体混合物中待测组分比其他气体有高得多的磁化率以及磁化率随温度的升高而降低等热磁效应来检测待测气体组分含量的。温度的升高而降低等热磁效应来检测待测气体组分含量的。主要用来检测混合气体中的氧含量。主要用来检测混合气体中的氧含量。6.5.1.16.5.1.1检测原理检测原理检测原理检测原理物质的磁化强度与外磁场强度物质的磁化强度与

18、外磁场强度H成正比，即成正比，即 式中，式中，k称为物质的磁化率，是一个反映物质磁性的系数。称为物质的磁化率，是一个反映物质磁性的系数。第18页，共43页，编辑于2022年，星期六某些气体在某些气体在0时的体积磁化率时的体积磁化率 气体的磁化率数值都比较小，但氧气的磁化率比其它气体的磁化率高很多。气体的磁化率数值都比较小，但氧气的磁化率比其它气体的磁化率高很多。对互不发生化学反应的多组分混合气体，常温常压下其磁化率对互不发生化学反应的多组分混合气体，常温常压下其磁化率k为各组分磁化率的算术平为各组分磁化率的算术平均值均值 若在混合气体中，待若在混合气体中，待测组测组分分为为氧气，其磁化率氧气，

19、其磁化率为为k1，浓度为，浓度为C1；假设混合气体中非氧组分的；假设混合气体中非氧组分的磁化率近似相等，而且比较小，则磁化率近似相等，而且比较小，则由此可根据混合气体磁化率的大小判定氧含量的多少。由此可根据混合气体磁化率的大小判定氧含量的多少。第19页，共43页，编辑于2022年，星期六气体的磁化率的另一个特点是它随温度和压力而变化。气体的磁化率的另一个特点是它随温度和压力而变化。由以上分析可以得到如下的结论：由以上分析可以得到如下的结论：待测组分待测组分(氧气氧气)较混合气体中其他组分的磁化率大得多，并且在后者的磁化率近似相等的较混合气体中其他组分的磁化率大得多，并且在后者的磁化率近似相等的

20、情况下，混合气体的磁化率近似为待测组分的磁化率与该组分所占浓度的乘积；情况下，混合气体的磁化率近似为待测组分的磁化率与该组分所占浓度的乘积；气体压力升高时，磁化率增大，而温度升高时，其磁化率剧烈下降。气体压力升高时，磁化率增大，而温度升高时，其磁化率剧烈下降。6.5.1.2 6.5.1.2 热磁式氧分析仪的检测器热磁式氧分析仪的检测器热磁式氧分析仪的检测器热磁式氧分析仪的检测器 内对流式检测器内对流式检测器内对流式检测器内对流式检测器1-环形管；环形管；2-中间通道；中间通道；3-显示仪表；显示仪表；4-被测气体入口；被测气体入口；5-被测气体出口被测气体出口第20页，共43页，编辑于2022

21、年，星期六 外对流式检测器外对流式检测器外对流式检测器外对流式检测器1-工作检测元件工作检测元件 2-参比检测元件参比检测元件6.5.26.5.2氧化锆氧分析仪氧化锆氧分析仪氧化锆氧分析仪氧化锆氧分析仪 氧化锆氧分析仪是利用氧化锆固体电解质做成的氧分析仪，用来测量混合气体中氧气氧化锆氧分析仪是利用氧化锆固体电解质做成的氧分析仪，用来测量混合气体中氧气的含量。的含量。6.5.2.1 6.5.2.1 氧化锆固体电解质导电机理氧化锆固体电解质导电机理氧化锆固体电解质导电机理氧化锆固体电解质导电机理 氧化锆氧化锆ZrO2是一种固体电解质。纯氧化锆基本上是不导电的，但掺杂一些氧化钙或氧化钇等稀土是一种固

22、体电解质。纯氧化锆基本上是不导电的，但掺杂一些氧化钙或氧化钇等稀土氧化物后，它的导电性大大增加。固体电解质的导电性与温度有关，温度愈高，其导电性愈强。氧化物后，它的导电性大大增加。固体电解质的导电性与温度有关，温度愈高，其导电性愈强。第21页，共43页，编辑于2022年，星期六6.5.2.2 氧化锆氧分析仪的检测器氧化锆氧分析仪的检测器 氧化锆氧分析仪的检测器是由氧化锆管组成的一个氧浓差电池。氧化锆氧分析仪的检测器是由氧化锆管组成的一个氧浓差电池。当氧化锆两面的混合气体的当氧化锆两面的混合气体的氧分压不同时，在两个电极之间就氧分压不同时，在两个电极之间就产生电动势，该电动势是由于氧化产生电动势

23、，该电动势是由于氧化锆固体电解质两侧的氧浓差所形成，锆固体电解质两侧的氧浓差所形成，所以叫浓差电势。所以叫浓差电势。氧浓差电势的大小与两侧氧浓度有关，通过理论分析和实验验证，它们的关系可用能斯氧浓差电势的大小与两侧氧浓度有关，通过理论分析和实验验证，它们的关系可用能斯特公式表示为特公式表示为 假定参比侧与被测气体的总压力相等，则上式可改写为假定参比侧与被测气体的总压力相等，则上式可改写为 第22页，共43页，编辑于2022年，星期六 利用氧化锆氧浓差电势测氧含量必需满足的条件有：利用氧化锆氧浓差电势测氧含量必需满足的条件有：工作温度要恒定。一般工作温度保持在工作温度要恒定。一般工作温度保持在T

24、=750T=750。必须有参比气体，且参比气体的氧含量要稳定不变。必须有参比气体，且参比气体的氧含量要稳定不变。参比气体与检测气体总压力应该相等，仪表可以直接以氧浓度刻度。参比气体与检测气体总压力应该相等，仪表可以直接以氧浓度刻度。利用氧浓差电池原理制成的氧化锆传感器结构利用氧浓差电池原理制成的氧化锆传感器结构利用氧浓差电池原理制成的氧化锆传感器结构利用氧浓差电池原理制成的氧化锆传感器结构 1氧化锆管；氧化锆管；2陶瓷过滤管；陶瓷过滤管；3铂电极；铂电极；4热电偶；热电偶；5AI2O3陶瓷管；陶瓷管；6信号线信号线第23页，共43页，编辑于2022年，星期六6.5.2.36.5.2.3氧化锆氧

25、分析仪的安装与使用氧化锆氧分析仪的安装与使用氧化锆氧分析仪的安装与使用氧化锆氧分析仪的安装与使用 安装安装安装安装 一般应遵循以下几项原则：一般应遵循以下几项原则：测量点位置应具有代表性，应能正确反映所测炉内气体，切忌选在气流测量点位置应具有代表性，应能正确反映所测炉内气体，切忌选在气流死角和漏风点附近；死角和漏风点附近；测量点不能太靠近燃烧点等部位，这会造成氧量计示值剧烈波动，也不能太靠近风测量点不能太靠近燃烧点等部位，这会造成氧量计示值剧烈波动，也不能太靠近风机等机械设备，以免电机的震动损坏氧化锆探头；机等机械设备，以免电机的震动损坏氧化锆探头；远离移动物体，以免碰撞损坏探头；远离移动物体

26、，以免碰撞损坏探头；应便于安装、应便于安装、调试及维护。调试及维护。氧化锆氧分析仪的安装方式有直插式和抽吸式两种结构。氧化锆氧分析仪的安装方式有直插式和抽吸式两种结构。(a)(a)直插式结构直插式结构直插式结构直插式结构 (b)(b)抽吸式结构抽吸式结构抽吸式结构抽吸式结构 氧化锆探头氧化锆探头氧化锆探头氧化锆探头第24页，共43页，编辑于2022年，星期六 使用使用使用使用 使用前的检查使用前的检查 仪器标定仪器标定 使用条件对测量精度的影响使用条件对测量精度的影响 氧化锆探头的化学反应问题氧化锆探头的化学反应问题 定期对采样管中的积尘进行吹扫处理定期对采样管中的积尘进行吹扫处理 6.6 工

27、业电导仪工业电导仪目前，工业电导仪可分为两类，一类是电极式；另一类是电磁感应式目前，工业电导仪可分为两类，一类是电极式；另一类是电磁感应式。6.6.1 6.6.1 溶液电导（电阻）的测量方法溶液电导（电阻）的测量方法溶液电导（电阻）的测量方法溶液电导（电阻）的测量方法测量电解质溶液的电导要比测量金属导体的电导复杂得多。测量电解质溶液的电导要比测量金属导体的电导复杂得多。第25页，共43页，编辑于2022年，星期六 分压法测量电路分压法测量电路分压法测量电路分压法测量电路为待测溶液电阻，为待测溶液电阻，K为外电阻为外电阻 在交流电源电压在交流电源电压的作用下，的作用下，K上的分压为上的分压为 由

28、上式可知，在保持电源电压由上式可知，在保持电源电压恒定不变的情况下，只要测得分压电阻恒定不变的情况下，只要测得分压电阻上的电压，上的电压，即可求出待测溶液电阻即可求出待测溶液电阻R的大小，对的大小，对R取倒数即为溶液电导。取倒数即为溶液电导。第26页，共43页，编辑于2022年，星期六 电桥测量电路电桥测量电路电桥测量电路电桥测量电路平衡电桥法测量电路原理图平衡电桥法测量电路原理图 不平衡电桥法测量电路原理图不平衡电桥法测量电路原理图 第27页，共43页，编辑于2022年，星期六 电磁感应测量法电磁感应测量法电磁感应测量法电磁感应测量法基于法拉第电磁感应原理工作的基于法拉第电磁感应原理工作的。

29、两个变压器两个变压器T1和和T2由待测溶液构成的短路环由待测溶液构成的短路环C1耦合起来，耦合起来，T1为励磁变压器，为励磁变压器，T2为检测变为检测变压器。压器。Io的数值与待测溶液的电导率有关（单值关系）。该电导率越大，的数值与待测溶液的电导率有关（单值关系）。该电导率越大，Io也就越大，反之亦然。也就越大，反之亦然。6.6.2 6.6.2 电导池的结构电导池的结构电导池的结构电导池的结构 电导池是指由两个电极等部件组成的用来测量溶液电导的设备，有时也称电导发送器。电导池是指由两个电极等部件组成的用来测量溶液电导的设备，有时也称电导发送器。电导池的电极有多种，从形状上来分，有筒状电极和环状

30、电极。电导池的电极有多种，从形状上来分，有筒状电极和环状电极。第28页，共43页，编辑于2022年，星期六 筒状电极的电极常数筒状电极的电极常数与外筒电极的内半径与外筒电极的内半径、内筒电极的外半径、内筒电极的外半径及电极的有效长度及电极的有效长度的定量关系为；的定量关系为；环状电极的电极常数环状电极的电极常数与电导池外套筒内半径与电导池外套筒内半径、电极环的最大外半径、电极环的最大外半径及电极间的距离及电极间的距离的定量关系为；的定量关系为；第29页，共43页，编辑于2022年，星期六采用筒状电极的电导池的内部结构采用筒状电极的电导池的内部结构 6.6.3 6.6.3 测量系统组成测量系统组

31、成测量系统组成测量系统组成 溶液电导率测量系统一般由电导池（即传感器）、变送器和显示仪表三部分组成。溶液电导率测量系统一般由电导池（即传感器）、变送器和显示仪表三部分组成。6.6.4 6.6.4 应用问题应用问题应用问题应用问题 电极极化问题电极极化问题 分布电容问题分布电容问题 温度问题温度问题第30页，共43页，编辑于2022年，星期六6.7 浓度计浓度计 浓度计实际上就是工业电导仪，它利用溶液浓度与其电导率之间具有一定的定量浓度计实际上就是工业电导仪，它利用溶液浓度与其电导率之间具有一定的定量关系，通过测量溶液的电导从而间接地求出待测溶液的浓度。关系，通过测量溶液的电导从而间接地求出待测

32、溶液的浓度。均匀导体的电阻计算公式均匀导体的电阻计算公式 电解质溶液与均匀导体类似，但溶液呈现的电阻作用一般不用电阻率表示，而是用其倒电解质溶液与均匀导体类似，但溶液呈现的电阻作用一般不用电阻率表示，而是用其倒数（数（1/）即电导率）即电导率S表示，液体回路中的电阻表示，液体回路中的电阻也用其倒数（也用其倒数（/）即电导即电导m表示表示 A 导体横截面积，导体横截面积，cm；导体长度，导体长度，cm。溶液的电导率与溶剂、溶质、溶质含量（浓度）及温度等多种因素有关，所以电导率还不能溶液的电导率与溶剂、溶质、溶质含量（浓度）及温度等多种因素有关，所以电导率还不能完全表征各种溶液的特点。为此，我们将

33、浓度关系引入到完全表征各种溶液的特点。为此，我们将浓度关系引入到电导率电导率的概念中，提出的概念中，提出“当量电导率当量电导率”的概念，其定义为的概念，其定义为“浓度为摩尔的水溶液所具有的电导率浓度为摩尔的水溶液所具有的电导率”，用，用表示。表示。第31页，共43页，编辑于2022年，星期六 在某些场合这个单位太大，此时可用毫摩尔电导来表示，它是指在某些场合这个单位太大，此时可用毫摩尔电导来表示，它是指毫摩尔毫摩尔的水溶的水溶液的电导。液的电导。当溶液的浓度为当溶液的浓度为时，此溶液的电导为：时，此溶液的电导为：溶液的摩尔浓度与溶液浓度溶液的摩尔浓度与溶液浓度C 之间的关系为之间的关系为将式上

34、式合并可得将式上式合并可得或或 上式表明：当电极的尺寸和距离（即电解质溶液导体的长度和横截面积）一定时，由于特上式表明：当电极的尺寸和距离（即电解质溶液导体的长度和横截面积）一定时，由于特定溶液中溶质的毫摩尔和溶液的当量电导率也是一定的，所以，二电极间的电导定溶液中溶质的毫摩尔和溶液的当量电导率也是一定的，所以，二电极间的电导m m（或电阻（或电阻R R）就与溶液的浓度就与溶液的浓度C C成单值函数。成单值函数。选择安装场所时，要注意防腐问题。选择安装场所时，要注意防腐问题。第32页，共43页，编辑于2022年，星期六6.8 pH计计pH值与溶液中氢离子浓度的关系为：值与溶液中氢离子浓度的关系

35、为：pH=lgH+第33页，共43页，编辑于2022年，星期六6.8.1 pH6.8.1 pH值测量原理值测量原理值测量原理值测量原理溶液的溶液的pH值是通过将其转化成原电池的输出电动势来间接测量的。值是通过将其转化成原电池的输出电动势来间接测量的。原电池电动势的大小为原电池电动势的大小为 式中，式中，E原电池电动势；原电池电动势；R气体常数；气体常数；T溶液绝对温度；溶液绝对温度；F法拉第常数；法拉第常数；pHpH值。值。原电池输出电动势与待测溶液的原电池输出电动势与待测溶液的pH值成正比。值成正比。通常称测量通常称测量pH值的仪器为值的仪器为pH计。计。第34页，共43页，编辑于2022年

36、，星期六6.8.2 pH6.8.2 pH计的电极计的电极计的电极计的电极 工业在线测量工业在线测量pHpH计一般计一般不用氢电极，最常用的测量不用氢电极，最常用的测量电极有玻璃电极和锑电极，电极有玻璃电极和锑电极，参考电极有甘汞电极和银参考电极有甘汞电极和银氯化银电极。氯化银电极。6.8.3 pH6.8.3 pH计测量系统计测量系统计测量系统计测量系统二线制二线制PH计测量系统如图计测量系统如图 6.8.4 pH6.8.4 pH计的使用与维护计的使用与维护计的使用与维护计的使用与维护 电极的选择。电极的选择。冲击导管问题。冲击导管问题。信号抗干扰问题。信号抗干扰问题。玻璃电极玻璃电极第35页，

37、共43页，编辑于2022年，星期六 甘汞电极内的甘汞电极内的KCLKCL溶液应保持在溶液应保持在2/32/3左右，且左右，且KCLKCL溶液应为饱和状态（标志溶液应为饱和状态（标志 为有晶体析出）。为有晶体析出）。新表投运前必须对电极进行活化处理。新表投运前必须对电极进行活化处理。为提高仪器稳定性，短时间测量时，预热时间一般不少于为提高仪器稳定性，短时间测量时，预热时间一般不少于5 5分钟；长时间测分钟；长时间测 量时，预热时间应在量时，预热时间应在2020分钟以上。分钟以上。使用时必须注意待测溶液的温度变化，如变化较大，则应采取相应措施使用时必须注意待测溶液的温度变化，如变化较大，则应采取相

38、应措施 （如稳定温度或通过在测量电路中增设温度补偿电路进行温度补偿）。多（如稳定温度或通过在测量电路中增设温度补偿电路进行温度补偿）。多 电极测量池（传感器）中温度补偿电极（元件）必须安装在水样出口部，电极测量池（传感器）中温度补偿电极（元件）必须安装在水样出口部，以尽量减小温度补偿的滞后。以尽量减小温度补偿的滞后。仪表在正式投运前必须经过标定，标定一般采用两点法，且两种缓冲液的仪表在正式投运前必须经过标定，标定一般采用两点法，且两种缓冲液的 PH PH值之差不能大于值之差不能大于3 3个个PHPH。为保证测量准确度，要定期对电极进行标定和更新。为保证测量准确度，要定期对电极进行标定和更新。如

39、如pHpH计停运，测量（玻璃）电极短期不用时可浸泡在除盐水内，长期不用计停运，测量（玻璃）电极短期不用时可浸泡在除盐水内，长期不用 时应清洗干净后采取干式保存；参比（固体）电极短期不用时可浸泡在时应清洗干净后采取干式保存；参比（固体）电极短期不用时可浸泡在 KC1 KC1溶液中，长期不用时应在头部套上内放溶液中，长期不用时应在头部套上内放KCLKCL溶液的电极塑料套后存放。溶液的电极塑料套后存放。第36页，共43页，编辑于2022年，星期六6.8.5 6.8.5 光纤光纤光纤光纤pHpH计计计计 光纤光纤pH计的敏感部件是将计的敏感部件是将pH指示剂渗入多孔聚合物制作而成，将敏感部件插入指示剂

40、渗入多孔聚合物制作而成，将敏感部件插入待测溶液后，敏感部件的光谱特性将会发生变化，而且这一变化与待测溶液的待测溶液后，敏感部件的光谱特性将会发生变化，而且这一变化与待测溶液的pH值值有定量的对应关系。有定量的对应关系。光纤光纤pH值测量系统原理如图值测量系统原理如图 第37页，共43页，编辑于2022年，星期六6.9 硅酸根表硅酸根表硅酸根分析仪简称硅酸根表，用于测量溶液中的硅酸根含量。硅酸根分析仪简称硅酸根表，用于测量溶液中的硅酸根含量。6.9.1 6.9.1 硅酸根含量测量原理硅酸根含量测量原理硅酸根含量测量原理硅酸根含量测量原理 化学吸光分析法化学吸光分析法化学吸光分析法化学吸光分析法基

41、本原理：基本原理：在含有硅酸根的溶液中加人钼酸铵和抗坏血酸等化学药剂，这些物质在含有硅酸根的溶液中加人钼酸铵和抗坏血酸等化学药剂，这些物质 相互发生化学反应后会生成硅钼蓝，硅钼蓝具有吸收一定波长相互发生化学反应后会生成硅钼蓝，硅钼蓝具有吸收一定波长 （790815nm）光波的特性，且硅钼蓝的量越大吸收光就越多，而）光波的特性，且硅钼蓝的量越大吸收光就越多，而 硅钼蓝的量又随着待测溶液中硅酸根浓度的增加而增加。这样，如硅钼蓝的量又随着待测溶液中硅酸根浓度的增加而增加。这样，如 果用特定波长的光照射已发生化学反应的待测液体，则通过待测液果用特定波长的光照射已发生化学反应的待测液体，则通过待测液 体

42、的透光强度即可间接反映待测液体中硅酸根的浓度。体的透光强度即可间接反映待测液体中硅酸根的浓度。第38页，共43页，编辑于2022年，星期六化学吸光分析法硅酸根浓度检测系统的原理图化学吸光分析法硅酸根浓度检测系统的原理图 化学发光分析法化学发光分析法化学发光分析法化学发光分析法 化学发光分析法是在待测液体中加入多种化学药剂，这些药剂相互发生化学反应时会发出一定波长化学发光分析法是在待测液体中加入多种化学药剂，这些药剂相互发生化学反应时会发出一定波长的光，且发光强度与待测溶液硅酸根浓度成正比，利用光电倍增管将发出的光转换为电压信号，然后再的光，且发光强度与待测溶液硅酸根浓度成正比，利用光电倍增管将

43、发出的光转换为电压信号，然后再经信号处理系统的进一步处理，即可显示待测溶液硅酸根浓度大小。经信号处理系统的进一步处理，即可显示待测溶液硅酸根浓度大小。第39页，共43页，编辑于2022年，星期六6.9.2 6.9.2 应用问题应用问题应用问题应用问题实际应用中应注意以下问题：实际应用中应注意以下问题：仪表初次投运时，应就地观察仪表初次投运时，应就地观察34个运行周期（四通道运行时观察个运行周期（四通道运行时观察1216个个 周期），以确定控制程序是否正常。若程序正常，则将仪表运行周期），以确定控制程序是否正常。若程序正常，则将仪表运行48小时，小时，然后进行标定，标定结束后即可进行在线测量。然

44、后进行标定，标定结束后即可进行在线测量。在进行多通道测量时，各通道样品硅酸根浓度相差不宜太大，以免通道样品在进行多通道测量时，各通道样品硅酸根浓度相差不宜太大，以免通道样品 之间互相影响，降低测量的准确度。之间互相影响，降低测量的准确度。蠕动泵管的使用寿命一般为蠕动泵管的使用寿命一般为36个月，应定期更换。个月，应定期更换。各试剂桶应定期（一般为各试剂桶应定期（一般为30天）同时更换试剂，更换时必须将残留试剂全部天）同时更换试剂，更换时必须将残留试剂全部 倒尽，且更换后粘贴更换日期标签。倒尽，且更换后粘贴更换日期标签。仪表长期停运时，须倒尽桶内试剂，并用除盐水洗净后再注入除盐水，然后仪表长期停

45、运时，须倒尽桶内试剂，并用除盐水洗净后再注入除盐水，然后 进行无试剂（冲洗）运行进行无试剂（冲洗）运行48小时，最后松开蠕动泵管卡，取出蠕动泵管，小时，最后松开蠕动泵管卡，取出蠕动泵管，使其处于放松状态，并切断电源。使其处于放松状态，并切断电源。第40页，共43页，编辑于2022年，星期六6.10 钠表钠表6.10.1 6.10.1 测量系统组成及原理测量系统组成及原理测量系统组成及原理测量系统组成及原理 钠离子浓度测量仪表简称钠表。钠离子浓度测量仪表简称钠表。比较典型的在线钠表一般由样品处理系统、测量室及信号处理与显示系统三部分组成，如下图比较典型的在线钠表一般由样品处理系统、测量室及信号处

46、理与显示系统三部分组成，如下图：6.10.2 6.10.2 应用问题应用问题应用问题应用问题 仪表初次投运时，须先用恒定流量的被测水样冲洗运行仪表初次投运时，须先用恒定流量的被测水样冲洗运行24小时后方可进行标定；小时后方可进行标定；碱液扩散管的使用寿命一般为碱液扩散管的使用寿命一般为23个月；个月；指示电极和参比电极的使用寿命一般为指示电极和参比电极的使用寿命一般为12年；年；电极标定时响应速度明显降低或标定时间明显延长时，需进行电极活化处理；电极标定时响应速度明显降低或标定时间明显延长时，需进行电极活化处理；若仪表长时间停运，必须将电极取出并进行必要处理与保存。若仪表长时间停运，必须将电极

47、取出并进行必要处理与保存。第41页，共43页，编辑于2022年，星期六6.11 溶氧表溶氧表溶解氧含量测量仪表简称溶氧表。溶解氧含量测量仪表简称溶氧表。6.11.1 6.11.1 测量系统组成及原理测量系统组成及原理测量系统组成及原理测量系统组成及原理 在线溶氧表有极普式和原电池式两种，与原电池式相比，极普式的结构比较简单，在线溶氧表有极普式和原电池式两种，与原电池式相比，极普式的结构比较简单，故应用广泛。故应用广泛。典型的在线极普式溶氧表通常由预处理器、传感器、校正电解池、变送器及控制面板等组成。工作原典型的在线极普式溶氧表通常由预处理器、传感器、校正电解池、变送器及控制面板等组成。工作原理

48、见理见P198-199P198-199。仪表在运行和校正时必须有恒定且充足的水样流量仪表在运行和校正时必须有恒定且充足的水样流量;传感器更换新的透气膜或添加电解液后，必须带电冲洗运行传感器更换新的透气膜或添加电解液后，必须带电冲洗运行8 8小时以上方可按规定进小时以上方可按规定进行标定；行标定；传感器透气膜的选择及安装必须严格按使用说明书进行，其阴、阳电极间应紧密覆传感器透气膜的选择及安装必须严格按使用说明书进行，其阴、阳电极间应紧密覆盖；盖；为防止透气膜表面被污染，应尽可能增设过滤器并按使用周期定期清洗；为防止透气膜表面被污染，应尽可能增设过滤器并按使用周期定期清洗；应尽量减小水样温度变化对

49、测量结果的影响。应尽量减小水样温度变化对测量结果的影响。6.11.2 6.11.2 应用问题应用问题应用问题应用问题第42页，共43页，编辑于2022年，星期六6.12 成分分析仪表的选用成分分析仪表的选用 成分分析仪器种类繁多，使用针对性强，其选择与安装的成分分析仪器种类繁多，使用针对性强，其选择与安装的共性问题主要有：取样点的选择、取样方法的选择、取样装置共性问题主要有：取样点的选择、取样方法的选择、取样装置的选择与安装、样品预处理系统的选择与安装以及分析仪器本的选择与安装、样品预处理系统的选择与安装以及分析仪器本体的选择与安装等。体的选择与安装等。在实际应用中，不同原理的分析仪器应用于不同的对象，在实际应用中，不同原理的分析仪器应用于不同的对象，常常会有不同的具体要求，只有根据实际需要进行选择、安装常常会有不同的具体要求，只有根据实际需要进行选择、安装和使用，才能达到预期的效果。和使用，才能达到预期的效果。第43页，共43页，编辑于2022年，星期六