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什么是氧化鋯氧分析儀

來源:北京方石亞盛科技發(fā)展有限公司   2021年09月28日 15:30  
氧分儀是一種工業(yè)在線過程分析儀表,不僅廣泛應(yīng)用于加熱爐、化學(xué)反應(yīng)容器、地井、工業(yè)制氮等場(chǎng)合中混合氣體內(nèi)氧氣濃度的檢測(cè),還大量用于鍋爐內(nèi)水中溶解氧、污水處理裝置外排水溶解氧的檢測(cè)。
氧化鋯(ZrO2)是一種陶瓷,一種具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體。在常溫下為單斜 晶體,當(dāng)溫度升高到一定溫度時(shí),晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w,同時(shí)約有 7%的體積收 縮;當(dāng)溫度降低時(shí),又變?yōu)閱涡本w。若反復(fù)加熱與冷卻,ZrO2 就會(huì)破裂。 因 此,純凈的 ZrO2 不能用作測(cè)量元件。如果在 ZrO2 中加入一定量的氧化鈣(CaO) 或氧化釔(Y2O3)作穩(wěn)定劑,再經(jīng)過高溫焙燒,則變?yōu)榉€(wěn)定的氧化鋯材料,這 時(shí),四價(jià)的鋯被二價(jià)的鈣或三價(jià)的釔置換,同時(shí)產(chǎn)生氧離子空穴,所以 ZrO2 屬于陰離子固體電解質(zhì)。ZrO2 主要通過空穴的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電,當(dāng)溫度達(dá)到 600℃ 以上時(shí),ZrO2 就變?yōu)榱己玫难蹼x子導(dǎo)體。
測(cè)量原理:是利用穩(wěn)定的二氧化鋯陶瓷在650℃以上的環(huán)境中產(chǎn)生的氧離子導(dǎo)電特性而設(shè)計(jì)的。在一定的溫度條件下,如果在二氧化鋯塊狀陶瓷兩側(cè)的氣體中分別存在著不同的氧分壓(即氧濃度)時(shí),二氧化鋯陶瓷內(nèi)部將產(chǎn)生一系列的反應(yīng),和氧離子的遷移。這時(shí)通過二氧化鋯兩側(cè)的引出電極,可測(cè)到穩(wěn)定的毫伏級(jí)信號(hào),我們稱之為氧電勢(shì)。它服從能斯特(Nernst)方程:式中E為氧傳感器輸出的氧電勢(shì)(mv),Tk為爐內(nèi)的絕對(duì)溫度(K),P1和P2分別為二氧化鋯兩側(cè)氣體的氧分壓。
在氧化鋯電解質(zhì)的兩面各燒結(jié)一個(gè)鉑電極,當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時(shí), 氧分壓高的一側(cè)的氧以離子形式向氧分壓低的一側(cè)遷移,結(jié)果使氧分壓高的一 側(cè)鉑電極失去電子顯正電,而氧分壓低的一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電,因而在 兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)。此電勢(shì)在溫度一定時(shí)只與兩側(cè)氣體中氧氣含量 的差(氧濃差)有關(guān)。若一側(cè)氧氣含量已知(如空氣中氧氣含量為常數(shù)),則另 一側(cè)氧氣含量(如煙氣中氧氣含量)就可用氧濃差電勢(shì)表示,測(cè)出氧濃差電勢(shì), 便可知道煙氣中氧氣含量。

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