臭氧氣體分析儀的檢測(cè)原理及應(yīng)用

摘要 ：臭氧氣體分析儀是用來測(cè)量空氣中或者其他氣體成分中臭氧的含量。其檢測(cè)原理一般分為紫外吸收原理、半導(dǎo)體氣敏傳感器原理、電化學(xué)傳感器原理和化學(xué)變色原理。zc

關(guān)鍵詞 ：臭氧氣體分析儀 檢測(cè)原理 應(yīng)用

Abstract ：Ozone gas analyzer is used to measure the concentration of ozone in the air or other gas.The detection principle of ozone gas analyzer includes ultraviolet absorption principle，the principle of semiconductor gas sensors，electrochemical sensor principle and chemical stain principle.

key words ：Ozone Gas Analyzers；Detection Principle；Application

1.引言

臭氧氣體分析儀主要應(yīng)用于臭氧制備車間、化工、造紙、制藥和香精香料工業(yè)、水處理、食品醫(yī)藥滅菌車間等場(chǎng)合 。這里對(duì)臭氧氣體分析儀的四種檢測(cè)原理進(jìn)行了闡述，并且對(duì)其適用場(chǎng)合進(jìn)行了簡單的說明。

2.臭氧氣體分析儀檢測(cè)原理

臭氧氣體分析儀根據(jù)不同的檢測(cè)原理一般可以分為以下四種。

2.1紫外吸收原理[1]

研究表明臭氧僅對(duì)波長253.7nm的紫外線具有最大吸收系數(shù)，在此波長下紫外線通過臭氧會(huì)產(chǎn)生衰減，符合Lambert-Beer定律。采用紫外吸收原理的臭氧氣體分析儀，用穩(wěn)定的紫外燈光源產(chǎn)生紫外線，光波過濾器過濾掉其它波長紫外光，只允許253.7nm的紫外線通過，經(jīng)過樣品光電傳感器后，再經(jīng)過臭氧吸收池，

到達(dá)采樣光電傳感器。最后通過樣品光電傳感器和采樣光電傳感器電信號(hào)比較，根據(jù)Lambert-Beer定律進(jìn)行數(shù)學(xué)模型計(jì)算，從而得出臭氧濃度大小。

2.2半導(dǎo)體氣敏傳感器原理

半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸后，造成半導(dǎo)體性質(zhì)的變化來檢測(cè)特定氣體的成分或者測(cè)量其濃度。

半導(dǎo)體氣敏傳感器的臭氧氣體分析儀利用氣敏半導(dǎo)體材料，如WO3、SnO、In2O3等金屬氧化物制成敏感元件，當(dāng)它們吸收臭氧時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生或放出熱量，使元件的溫度相應(yīng)變化，從而電阻發(fā)生變化，將臭氧的濃度變換成電信號(hào)，進(jìn)行臭氧濃度的測(cè)量。一般情況，隨著氣體的濃度增加，元件阻值明顯增大，在一定范圍內(nèi)，呈線性關(guān)系。

2.3電化學(xué)傳感器原理

電化學(xué)傳感器即是一微型燃料電池。傳感器一般由工作電極、對(duì)電極、參比電極、電解液和電路系統(tǒng)等部件構(gòu)成。工作電極和參比電極之間能保持一個(gè)恒定的電位值，當(dāng)臭氧擴(kuò)散進(jìn)入傳感器時(shí)，在工作電極發(fā)生還原反應(yīng)，對(duì)電極發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)電極和工作電極之間形成微小的電流，此電流與進(jìn)入傳感器的臭氧濃度一定范圍內(nèi)成正比，最后通過電路系統(tǒng)處理，計(jì)算出臭氧含量[2]。

2.4化學(xué)變色原理

國際公認(rèn)化學(xué)變色原理即碘化鉀、硫代硫酸鈉滴定法來檢測(cè)臭氧濃度[3]。碘化鉀滴定法原理是用強(qiáng)氧化劑臭氧與碘化鉀反應(yīng)，使碘在水里游離出來，水就會(huì)變?yōu)椴枭ǚ磻?yīng)式：O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH）。利用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定，使游離碘變?yōu)榈饣c，反應(yīng)終點(diǎn)為水完全褪色（反應(yīng)式：I2+2Na2S2O3 →2NaI+Na2S4O6）。臭氧濃度的計(jì)算Co3=（ANa×B×24000）/V0（mg/L），其中：Co3為臭氧的濃度，mg/L；ANa為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用量，mL；B為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；V0為臭氧化氣體取樣體積，mL。

3.臭氧氣體分析儀的應(yīng)用

紫外吸收原理的臭氧氣體分析儀具有自動(dòng)校正、自動(dòng)運(yùn)行的功能且具有靈敏度高、重復(fù)性好、測(cè)量精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、科研分析和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)等；半導(dǎo)體氣敏傳感器原理的臭氧氣體分析儀具有成本低廉、靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)和對(duì)氣體的選擇性差、穩(wěn)定性不理想等缺點(diǎn)，多用于家庭和大氣環(huán)境中的探測(cè)；電化學(xué)傳感器原理的臭氧氣體分析儀體積小、響應(yīng)快、選擇性好和測(cè)量準(zhǔn)確穩(wěn)定，多用于化工廠、污染治理的臭氧泄漏或者現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)控，目前便攜式的臭氧檢測(cè)儀器普遍采用電化學(xué)傳感器；化學(xué)變色原理檢測(cè)臭氧測(cè)量范圍廣，高濃度測(cè)量準(zhǔn)確度高，在臭氧濃度大于等于3 mg/L時(shí)，精度可達(dá)到±1%，然而受環(huán)境、人員等干擾因素的影響，一般在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉小真，梁越，汪月華. 高濃度臭氧分析方法的探討. 環(huán)境與健康雜志，2011，

（01）：68-69

[4]孫淑霞，李路軍. 臭氧檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展. 科技信息，2011，（09）：I0045-I0046

備注： 黎細(xì)落， 廣東韶關(guān)人，大學(xué)本科.