天虹讲堂电化学传感器基础.ppt

电化学传感器测定气态污染物的交叉干扰,蒋茂贵武汉市天虹仪表有限责任公司,目录,1电化学传感器的操作理论1.1电化学传感器的结构三电极型1.2电化学传感器和外电1.3电化学传感器的电化学基础-2电化学传感器在本公司的应用2.1应用的仪器2.2发现的问题2.3问题原因分析3气体间对电化学传感器的交叉干扰3.1交叉干扰是必然的3.2监测中的干扰情况4抗交叉干扰的对策5化学过滤器,1电化学传感器的操作理论,1.1电化学传感器的结构三电极型,工作电极（W极）,最重要的是工作电极（W极）。它通常是一种催化金属，如：铂，位于通气而疏水性的膜背后。被测气体透过多孔膜，并被电化学氧化或还原，(这取决于工作电极的热力学电动势和分析气体的电化学性质)。参与电化学反应的电子通过外电路流向（还原）工作电极或者从工作电极流出（氧化）。从而电化学传感器不断地输出信号。为了发生电化学反应，工作电极的热力学电动势是至关重要的。,参考电极（R极）,参考电极（R极）在电解质中提供一个稳定电化学电位。一般参考电极和样品气体是隔开的。它的热力学电动势总是相同的且恒定不变。而且不允许电流通过参考电极（否则会引起它的电位发生变化）。,对电极（C电极）,对电极（C电极）为电化学池提供回路。对电极完全象个第二半电池，给电解质提供电子或释放电子。,1.2电化学传感器和外电路,1.3电化学传感器的电化学基础-氧化还原反应,二氧化硫传感器：SO2+2H2OH2SO4+2H+2e硫化氢传感器：H2S+4H2OH2SO4+8H+8e-一氧化氮传感器：NO+2H2OHNO3+3H+3e二氧化氮传感器：NO2+2H+2e-NO+H2O一氧化碳传感器：CO+H2OCO2+2H+2e-,其他气体的氧化还原反应：氢（H2）：H22H+2e-氯（CL2）：CL2+2H+2e-2HCL氯化氢（HCL）：HCL1/2CL2+H+e-臭氧（O3）：O3+2H+2e-O2+H2O,2电化学传感器在本公司的应用,2.1应用的仪器TH-990系列智能烟气分析仪TH890系列烟气连续排放监测系统,2.2测定SO2发现的问题,测定值偏高测定值偏低，甚至测不出来连续使用寿命短,2.3问题原因分析（1）、测定值偏高,主要原因是还原性气体，如CO、H2S、HCl、NH3等的正干扰，特别是H2S气体的正干扰。,（2）、测定值偏低，甚至测不出来,管材料吸附_不锈钢、铜、硅橡胶要吸附或与这些气体起反应,只使用聚四氟乙烯和聚丙烯材料粉尘油物凝聚性潮湿_潮气凝聚到传感器上，信号就可能降低，以至低得很厉害接触氧化性气体，如NO2、Cl、O3等的负干扰，特别是NO2的负干扰,（3）连续使用寿命短,这是由电化学气体传感器的性质决定的，它实际上是一只三电极电解式电池，其本质与燃料电池相似。燃料电池有一定的使用寿命，连续使用会更短。持续高温（35）持续低湿度（15%RH传感器被污秽、油脂和油类污染，影响其寿命。,3气体间对电化学传感器的交叉干扰,表3-1气体交叉干扰一般规律列表,还原性气体诸如CO、H2S、SO2、HCl、NH3等。氧化性气体诸如NO2、Cl2、O3等。,3.1交叉干扰是必然的,化学传感器的原理决定了测定过程中化学传感器内不同气体间的交叉干扰如何克服气体间的交叉干扰是使用化学传感器的一个难点。,2.3交叉干扰情况,非被测组分对化学传感器测试结果值得特别提出的是，NO对二氧化硫电化学传感器测定的干扰情况复杂,4抗交叉干扰的对策,从化学传感器制造的角度电极_铂金质量电解质_PH值过滤膜_疏水、透气、不吸附内置过滤器3SF-F型二氧化硫电化学传感器带H2S/HCl内置过滤器；3SF型二氧化硫传感器不带H2S内置过滤器。从使用角度电路设计如图2化学过滤器,5化学过滤器,5.1化学过滤器原理相对于机械过滤器而言，是一种利用物理吸附和化学反应进行气体分子分离的过滤器，又称为分子过滤器（molecularfilter）,5.2化学过滤器用途,室内环境空气净化；制造超净空气环境；消除“分子级污染物”保