氣體中微量水份檢測(cè)的方法有哪些

發(fā)布時(shí)間：2021-07-26

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宜先在線微量水分析系統(tǒng)的電解法是通過(guò)測(cè)量電解電流的方法來(lái)測(cè)定氣體中微量水分的,用涂覆了磷酸的兩電極形成一個(gè)電解池,在兩電極之間施加一直流電壓,氣體內(nèi)的水分被作為氣體吸濕劑的五氧化二磷膜層連續(xù)吸收,生成磷酸,并被電解為氫和氧,同時(shí)五氧化二磷得以再生.

氣體中水份檢測(cè)的方法有哪些

氣體產(chǎn)品是指經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)方法加工生產(chǎn)的能夠儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)臍怏w或液化氣體。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，氣體產(chǎn)品的應(yīng)用非常廣，根據(jù)氣體的性質(zhì)，可以作為燃?xì)?、助燃?xì)狻⒎磻?yīng)氣、保護(hù)氣、傳導(dǎo)氣、絕緣氣等等。例如鋼鐵、有色金屬冶煉工業(yè)用到的氧氣、氫氣、一氧化碳；石油化學(xué)工業(yè)用到的乙烯、丁二烯；電子工業(yè)用到的氮?dú)?、氬氣；電力工業(yè)用到的氫氣、六氟化硫等；食品工業(yè)用到的二氧化碳；多晶硅制造工業(yè)用到的氟化氫、氯化氫以及醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)用到的氧氣、氧化亞氮等。可以說(shuō)氣體產(chǎn)品是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

在氣體產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，由于生產(chǎn)工藝的影響，總會(huì)帶入一些水分。如空氣分離制造氮、氧、氬等生產(chǎn)過(guò)程中，由于原料空氣中水的存在，會(huì)隨著生產(chǎn)流程進(jìn)入成品中；電解水制造氧氣和氫氣的過(guò)程中，水會(huì)隨著電解池的發(fā)熱進(jìn)入到氣體成品中。氣體中的水分含量影響到氣體產(chǎn)品的質(zhì)量，水分過(guò)高可以造成輸送氣體的管路銹蝕，造成化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物分解，造成絕緣性能下降等等嚴(yán)重后果，因此氣體產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中大多對(duì)氣體中水分含量有著嚴(yán)格的要求。例如GB/T3634.2-2011《純氫、高純氫和超純氫》中對(duì)純氫、高純氫和超純氫的水分含量分別要求低于10×10-6、3×10-6和0.5×10-6。
氣體產(chǎn)品中的水分含量很低，需要通過(guò)水分測(cè)定儀器來(lái)檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)原理的不同，水分測(cè)定主要有以下三種測(cè)量方法：
一、電解法
電解法是通過(guò)測(cè)量電解電流的方法來(lái)測(cè)定氣體中微量水分的。用涂覆了磷酸的兩電極形成一個(gè)電解池，在兩電極之間施加一直流電壓，氣體內(nèi)的水分被作為氣體吸濕劑的五氧化二磷膜層連續(xù)吸收，生成磷酸，并被電解為氫和氧，同時(shí)五氧化二磷得以再生。當(dāng)吸收和電解達(dá)到平衡后，進(jìn)入電解池的水分全部被五氧化二磷膜層吸收，并全部被電解。在環(huán)境溫度、壓力、流經(jīng)電解池的氣體流量均為定值的情況下，氣體的水分含量與電極之間的電解電流成正比，測(cè)量電極之間的電解電流就可計(jì)算出氣體的水分含量。
電解法適用于不與五氧化二磷發(fā)生除吸濕以外的各種反應(yīng)的氣體中水分的測(cè)量，與五氧化二磷反應(yīng)的如氨或含有氨的混合氣體不能使用電解法測(cè)量。受限于五氧化二磷的吸濕能力，電解法水分測(cè)定儀對(duì)氣體中水分的檢測(cè)限大約在1×10-6。
二、露點(diǎn)法
露點(diǎn)法是通過(guò)測(cè)量氣體露點(diǎn)的方法來(lái)測(cè)定氣體中微量水分的。當(dāng)一定體積的氣體在恒定的壓力下均勻的降溫時(shí)，氣體和氣體中水分的分壓保持不變，直至氣體中的水分達(dá)到飽和狀態(tài)，該狀態(tài)下的溫度就是氣體的露點(diǎn)。通常是在氣體流經(jīng)的測(cè)定室中安裝鏡面及其附件，通過(guò)測(cè)定在單位時(shí)間內(nèi)離開和返回鏡面的水分子數(shù)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的鏡面溫度來(lái)確定氣體的露點(diǎn)。一定的氣體水分含量對(duì)應(yīng)一個(gè)露點(diǎn)溫度；同時(shí)一個(gè)露點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)一定的氣體水分含量。因此測(cè)定氣體的露點(diǎn)溫度就可以測(cè)定氣體的水分含量。由露點(diǎn)值可以計(jì)算出氣體中微量水分含量，由露點(diǎn)和所測(cè)氣體的溫度可以得到氣體的相對(duì)水分含量。
露點(diǎn)法適用于低沸點(diǎn)的氣體中微量水分的測(cè)定，不適用于在水分冷凝前就冷凝的氣體如丙烯以及能與水分發(fā)生反應(yīng)的氣體中的水分測(cè)定。露點(diǎn)法適用于露點(diǎn)在（0～-120）℃的氣體中水分的測(cè)定，相當(dāng)于水分含量6.1×10-3～0.14×10-9。實(shí)際上，由于儀器結(jié)構(gòu)及制冷能力的原因，露點(diǎn)在-85℃以下時(shí)已經(jīng)難以準(zhǔn)確測(cè)量。此時(shí)對(duì)應(yīng)的氣體中水分含量約為0.2×10-6。
三、光腔衰蕩光譜法
光腔衰蕩光譜法是通過(guò)測(cè)量光在光腔內(nèi)的反射振蕩衰減時(shí)間來(lái)測(cè)定氣體中微量水分的。一束單波長(zhǎng)激光進(jìn)入光腔后，光束在腔鏡之間來(lái)回反射振蕩。當(dāng)切斷光源后，其能量就會(huì)隨時(shí)間而衰減，衰減的速度與光腔自身的損耗（包括透射、散射）和腔內(nèi)被測(cè)組分（介質(zhì)）的吸收有關(guān)。被測(cè)組分的含量與其分子在光腔內(nèi)的密度成正比。如果采用水分子的吸收峰譜線作為激光的波長(zhǎng)，則其衰蕩光譜將與水分含量有關(guān)。

光腔衰蕩光譜法的適用范圍較寬，絕大多數(shù)氣體產(chǎn)品都可以用這種方法來(lái)測(cè)量其中的微量水分。但是由于要使用激光作為光源，因此對(duì)受光照易分解或發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)的氣體如硅烷等不適用這種方法。光腔衰蕩光譜法適用于水分含量在20×10-6～0.2×10-9的氣體中水分的測(cè)定，是目前靈敏度高的商業(yè)化在線水分檢測(cè)方法。但是由于使用這種原理的水分測(cè)定儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，因此這種儀器主要用于高純氣體、超純氣體中微量水分的測(cè)定。

在排放氣體時(shí)，難免里面會(huì)參雜一些水份，在環(huán)保行業(yè)中我們通常叫氣體中微量水份，在測(cè)氣體濃度時(shí)我們一般也會(huì)測(cè)氣體中微量水份的濃度，我們公司自主研發(fā)生產(chǎn)有關(guān)測(cè)微量水餓濃度——微量水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，宜先YXTM1000在線防爆微量水分析系統(tǒng)它的配套使用的是耐腐蝕性氣體微量水傳感器，水分分析原理是P2O5電解法水分分析原理，可連續(xù)、快速、準(zhǔn)確地測(cè)試氣體中的微量水分。

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