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什么是氧化锆氧分析仪

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氧分仪是一种工业在线过程分析仪表,不仅广泛应用于加热炉、化学反应容器、地井、工业制氮等场合中混合气体内氧气浓度的检测,还大量用于锅炉内水中溶解氧、污水处理装置外排水溶解氧的检测。
氧化锆(ZrO2)是一种陶瓷,一种具有离子导电性质的固体。在常温下为单斜 晶体,当温度升高到一定温度时,晶型转变为立方晶体,同时约有 7%的体积收 缩;当温度降低时,又变为单斜晶体。若反复加热与冷却,ZrO2 就会破裂。 因 此,纯净的 ZrO2 不能用作测量元件。如果在 ZrO2 中加入一定量的氧化钙(CaO) 或氧化钇(Y2O3)作稳定剂,再经过高温焙烧,则变为稳定的氧化锆材料,这 时,四价的锆被二价的钙或三价的钇置换,同时产生氧离子空穴,所以 ZrO2 属于阴离子固体电解质。ZrO2 主要通过空穴的运动而导电,当温度达到 600℃ 以上时,ZrO2 就变为良好的氧离子导体。
测量原理:是利用稳定的二氧化锆陶瓷在650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而设计的。在一定的温度条件下,如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧分压(即氧浓度)时,二氧化锆陶瓷内部将产生一系列的反应,和氧离子的迁移。这时通过二氧化锆两侧的引出电极,可测到稳定的毫伏级信号,我们称之为氧电势。它服从能斯特(Nernst)方程:式中E为氧传感器输出的氧电势(mv),Tk为炉内的绝对温度(K),P1和P2分别为二氧化锆两侧气体的氧分压。
在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极,当氧化锆两侧的氧分压不同时, 氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移,结果使氧分压高的一 侧铂电极失去电子显正电,而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电,因而在 两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量 的差(氧浓差)有关。若一侧氧气含量已知(如空气中氧气含量为常数),则另 一侧氧气含量(如烟气中氧气含量)就可用氧浓差电势表示,测出氧浓差电势, 便可知道烟气中氧气含量。

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