气体中微量氧的测定电化学法

气体中微量氧的测定电化学法

国家标准 GB/T6285一2016 代替GB/6285-003 气体中微量氧的测定电化学法 Determinationoftraceoxygeningases Electrochemicalmethod 2016-12-13发布 2017-07-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T6285一2016 气体中微量氧的测定电化学法 范围 本标准规定了采用电化学法测定气体中微量氧的方法,包括燃料电池法、赫兹电池法、氧化错浓差 电池法、离子流法、原电池法等,对仪器、校准、试验步骤、结果处理和试验报告等提出了要求 本标准适用于不与化学电池发生化学反应且不干扰测定的气体 测定范围0.01×10-"体积分 数)l000×10-6(体积分数 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T3723工业用化学产品采样安全通则 GB/T5274气体分析校准用混合气体的制备称量法 GB/T5275.l1气体分析动态体积法制备校准用混合气体第11部分;电化学发生法 GB/T3336o气体分析痕量分析用气体纯化技术导则 原理 3.1 概述 采用化学电池作为测定气体中微量氧的传感器 将待测气体以适当形式通人化学电池,根据气体中的氧在化学电池中的电化学特性,通过测量与氧 含量有确定函数关系的化学电池的电位、或电流、或电导等物理量,实现对待测气体中氧含量的分析 测定 3.2燃料电池法 燃料电池法采用的传感器系由惰性金属电极(阴极)铅电极(阳极)和电解液构成的封闭式化学电 池 气体中的氧通过高分子薄膜扩散进人电池,在阴极氧被还原,在阳极铅被氧化 电池反应产生的电 流即传感器输出信号大小与气体中的氧含量成正比 该类仪器的电解液有酸性和碱性两种,碱性电解液不适用于酸性气体中微量氧含量的测定,酸性电 解液不适用于碱性气体中微量氧含量的测定 3.3赫兹电池法 赫兹电池法采用的传感器系由碳合金(阴极)、铂金丝阳极)和电解液构成的化学电池 对电池施 加直流电压以提供电子转移的能量 电池反应产生的电流即传感器输出信号大小与气体中的氧含量成 正比 该类仪器适用于惰性和不活泼性气体中微量氧含量的测定,包括氢、氮、一氧化碳、氟利昂、碳氢化 合物等
GB/T6285一2016 3.4 氧化错浓差电池法 氧化皓浓差电池法采用的传感器系由氧化固体电解质及其内外两侧的Pt电极(参比电极和测量 电极)构成的化学电池,其核心构件是氧化错固体电解质,它在高温下650以上)是氧离子的良好导 体 当电池内外两侧的氧气含量不同时,两电极间即产生电动势构成氧浓差电池 电动势与氧含量的 关系符合能斯特方程 该类仪器不适用于还原性气体中微量氧含量的测定 3.5离子流法 离子流法采用的传感器系由固体电解质氧化错及其两侧的铂电极(阴极和阳极)构成的化学电池 在一定温度下,向电极两侧能加一定电压,氧分子在阴极获得电子形成氧离子,通过氧化结的空位还移 到阳极形成离子电流 离子电流与氧的含量成正比 该类仪器适用于惰性气体中微量氧含量的测定,不适用于还原性及酸性气体中微量氧含量的测定 3.6原电池法 原电池法采用的传感器系由惰性金属电极(阴极、铅电极(阳极)和电解液构成的化学电池 气体 样品直接进人电池 电池反应产生的电流即原电池输出信号大小与样气中的氧含量成正比 该类仪器的电解液有酸性和碱性两种,碱性电解液不适用于酸性气体的微量氧含量测定,酸性电解 液不适用于碱性气体中微量氧含量的测定 仪器 4.1根据被测气体的种类和待测氧含量范围,选择相适应的测氧仪器 4.2仪器的检测限应与待测氧含量相适应 4.3仪器检测限的测定方法参见附录A 4.4在仪器的测量量程内,仪器的响应与氧含量之间应有确定的函数关系 4.5仪器应与环境防护(防火,防爆等)要求相适应 4.6仪器以氧含量(体积分数)标度 校准 5.1应定期对仪器进行校准 5.2当出现以下任何一种情况时,应对仪器进行校准 -更换、维修传感器或传感器的膜电极电解液等关键元件后; 误通人超过测量量程的氧含量的气体后 仅器变换使用地点 对仪器响应值有任何怀疑时; 停机(停止通气和电)后重新开机时 环境温度变化超过10C时 仪器使用说明书中的特别规定等 5.3应按以下校准方法对仪器进行校准 校准用标准样品按照GB/T5274,GB/T5275.11制备 稀释气:应与被测气体相同或其他适 宜的气体
GB/T6285一2016 b应在仪器使用量程内至少对仪器的零点和约80%量程的两点进行校准 校准操作按仪器说 明书 校准用零点气应符合GB/T33360的要求,其氧含量应比仪器检测限至少低一个数量级 试验步骤 采样 6.1 6.1.1采样设备 6.1.1.1应使用无死体积或死体积小的采样阀 6.1.1.2采样管线应采用金属导管,应尽可能短,管径应尽可能小 各接头应使用金属材质密封 测定 低含量的氧含量时建议采用内抛光的不锈钢管 6.1.1.3采样管路连接完成后应确保采样系统无泄漏 并应用样品气体对采样管路进行充分吹扫 置换 6.1.2液化气体采样 高压液化气体的采样可以根据标准、合同或协议从气相采样或从液相采样 液化气体应经完全气 化后再进样测定 6.1.3压缩气体采样 压缩气体采样应经减压阀减压 分析系统通常采用抽空置换法或者升降压置换法进行吹扫置换 6.1.4管道气体采样 对管道气体采样时,可在管道断面上不同采样点采样,但不宜在管道内的层流部位采样 采样探头 通常设在距离管中心1/3半径的断面内,探头方向与流动气流平行 6.1.5安全要求 采样中的安全要求应符合GB/T3723中的规定 6.2 测定 6.2.1按仪器说明书要求安装仪器及采样系统,开启仪器 6.2.2用待测气体或含痕量氧的吹扫气吹扫采样管路及分析系统,待仪器本底吹扫到与被测气体氧含 量相近时,可进样测试 6.2.3按仪器说明书要求调节气体压力和流量 6.2.4当仪器示值稳定时,读取氧含量值 结果处理 当仪器示值稳定时,读取氧含量 每隔2nmin读数一次,至少连续读取两次读数,当连续读数不再 呈现方向性变化趋势且相对偏差不超过表1规定时,取其算术平均值为最终分析结果 注意:氧含量越低,仪器读数稳定需要的时间越长
GB/T6285一2016 表1相对偏差要求 氧含量范围(体积分数) 相对偏差 1×10" 20% >1×10-6~3×10-" l0% >3×10-6~10×10-" 5% >10×10-有~1000×10-" 3% 试验报告 报告至少应包括下列内容: -测定日期、环境温度、大气压力; -采样地点、样品编号; 样品名称 -测定依据; -测定结果; -测定时观察到的任何异常现象; 分析员和审核员姓名
GB/T6285一2016 附 录A 资料性附录 检测限的测定 A.1方法概要 检测限是用特定的分析方法,由能够合理测量的最小响应信号求得的最低氧含量 在仪器最小量程内配制一系列(至少5个)标样,通过对标样多次测定数据至少5次)进行线性回 归拟合得到校正曲线方程,曲线斜率,截距及截距的标准差,进而计算仪器检测限 A.2实例 仪器 A..2.1 赫兹电池微量氧分析仪 在最小量程1×10-(体积分数)10×10-(体积分数)测定仪器检测限 A.2.2测定 在最小量程选择氧含量约为其满量程的10%,20%、40%、60%、,80%的5组氮中氧标样,对标样进 行测定,结果见表A. 表A.1标样测定结果 标样值r(体积分数)/10- 测量值y(体积分数)/10-" 测量平均值y(体积分数)/10-" 8.28 8.3 8.30 8.29 8.28 8.28 8.29 5.23 5.26 5.25 5.24 5.23 5.23 5.24 3.22 3.2 3.22 3.24 3.24 3.25 3.23 1.98 1.99 1.99 1.98 1.98 1.98 1.98 0.95 0.96 0.96 0,95 0.95 0.95 0.95 A.2.3计算 A.2.3.1假定仪器的响应与氧含量之间的函数关系为线性函数,函数方程式见式A.1): y，=b十a.r (A.1 式中 配制的标样数,本例中i=5; -标样的次测量值的平均值,本例中j=5; y 第i个标样中的氧含量 回归方程的斜率; 回归方程的截距 由表A.1的测量数据,分别按式(A.2)和式(A.3)计算a.b: A.2.3.2
GB/T6285一2016 S (r，一r)(y一y) (A.2) (r一.r" b (A.3 =y一a. 式中 -r，的平均值; 一》的平均值 A.2.3.3将a,b值带人式(A.1)计算仪器响应的拟合值(y,=b十a.r)和残差(y,-). A.2.3.4由式(A.4),式(A.5)计算回归方程截距的标准差、 S6 (A.4 式中: - (y A.5 2n A.2.3.5由式(A.6)计算仪器检测限: (A.6 工L=(y一b)/a=tam)s/a 式中: 仪器检测限; r 仪器能够合理测量的最小响应信号 yL 回归方程的斜率 回归方程的截距 回归方程截距的标准差; 1分布表中自由度(r)=n一2时的值(本例1=10) l《an A.2.3.6计算结果见表A.2,表A.3 表A.2平均值、拟合值和残差 标样值r,(体积分数)/10-"测量平均值y(体积分数)/10-"拟合值(体积分数)/10-残差(y,-j)(体积分数)/10 8.28 8.29 8,293877717 -0.001877717 5.23 5.24031584 0.00168416 5.24 3.22 3.23 3,227968505 0,004031495 1.986520397 -0.002520397 1.98 1.98 0.955317534 -0.0o1317534 0.95 0.95
GB/T6285一2016 表A.3斜率,截距和检测限 结果 项目 回归方程的斜率a 1.001167829 回归方程的截距6 0.00428096 仪器检测限r.(体积分数)/10" 0.03

气体中微量氧的测定电化学法GB/T6285-2016

一、标准背景

气体中微量氧的测定是环境监测、工业生产以及科学研究等领域中非常重要的分析技术。GB/T6285-2016标准是我国气体中微量氧的测定电化学法的标准，该标准对于保证气体质量安全和环境健康具有重要作用。

二、原理

GB/T6285-2016标准中规定的电化学法是利用红外吸收法或者紫外吸收法检测气体中的微量氧含量，在半导体氧离子传感器或者固态氧离子传感器上施加电压后，样品气体中的氧分子被氧离子捕获并转化为氧离子，同时电极上的氧离子再与样品气体中的氧分子反应生成氧分子。当氧离子的浓度发生变化时，电极会产生相应的电流信号，进而计算出样品气体中微量氧的含量。

三、实验步骤

1. 准备样品气体，将其通入电解池中，并用恒流源施加电压；

2. 根据不同类型的传感器，设置相应的电流和电位值；

3. 测量电极信号并记录；

4. 计算样品气体中微量氧的含量。

四、注意事项

1. 实验室应当配备专业设备，并严格按照标准要求执行；

2. 样品气体应当纯净、干燥，避免其他杂质影响实验结果；

3. 传感器应当经常校准和维护，以保证实验结果的准确性。

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