臭氧氣體分析儀的檢測原理及應用

摘要 ：臭氧氣體分析儀是用來測量空氣中或者其他氣體成分中臭氧的含量。其檢測原理一般分為紫外吸收原理、半導體氣敏傳感器原理、電化學傳感器原理和化學變色原理。zc

關鍵詞 ：臭氧氣體分析儀 檢測原理 應用

Abstract ：Ozone gas analyzer is used to measure the concentration of ozone in the air or other gas.The detection principle of ozone gas analyzer includes ultraviolet absorption principle，the principle of semiconductor gas sensors，electrochemical sensor principle and chemical stain principle.

key words ：Ozone Gas Analyzers；Detection Principle；Application

1.引言

臭氧氣體分析儀主要應用于臭氧制備車間、化工、造紙、制藥和香精香料工業、水處理、食品醫藥滅菌車間等場合 。這里對臭氧氣體分析儀的四種檢測原理進行了闡述，并且對其適用場合進行了簡單的說明。

2.臭氧氣體分析儀檢測原理

臭氧氣體分析儀根據不同的檢測原理一般可以分為以下四種。

2.1紫外吸收原理[1]

研究表明臭氧僅對波長253.7nm的紫外線具有最大吸收系數，在此波長下紫外線通過臭氧會產生衰減，符合Lambert-Beer定律。采用紫外吸收原理的臭氧氣體分析儀，用穩定的紫外燈光源產生紫外線，光波過濾器過濾掉其它波長紫外光，只允許253.7nm的紫外線通過，經過樣品光電傳感器后，再經過臭氧吸收池，

到達采樣光電傳感器。最后通過樣品光電傳感器和采樣光電傳感器電信號比較，根據Lambert-Beer定律進行數學模型計算，從而得出臭氧濃度大小。

2.2半導體氣敏傳感器原理

半導體氣敏傳感器是利用半導體氣敏元件同氣體接觸后，造成半導體性質的變化來檢測特定氣體的成分或者測量其濃度。

半導體氣敏傳感器的臭氧氣體分析儀利用氣敏半導體材料，如WO3、SnO、In2O3等金屬氧化物制成敏感元件，當它們吸收臭氧時，發生氧化還原反應，產生或放出熱量，使元件的溫度相應變化，從而電阻發生變化，將臭氧的濃度變換成電信號，進行臭氧濃度的測量。一般情況，隨著氣體的濃度增加，元件阻值明顯增大，在一定范圍內，呈線性關系。

2.3電化學傳感器原理

電化學傳感器即是一微型燃料電池。傳感器一般由工作電極、對電極、參比電極、電解液和電路系統等部件構成。工作電極和參比電極之間能保持一個恒定的電位值，當臭氧擴散進入傳感器時，在工作電極發生還原反應，對電極發生氧化反應，對電極和工作電極之間形成微小的電流，此電流與進入傳感器的臭氧濃度一定范圍內成正比，最后通過電路系統處理，計算出臭氧含量[2]。

2.4化學變色原理

國際公認化學變色原理即碘化鉀、硫代硫酸鈉滴定法來檢測臭氧濃度[3]。碘化鉀滴定法原理是用強氧化劑臭氧與碘化鉀反應，使碘在水里游離出來，水就會變為茶色（反應式：O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH）。利用硫代硫酸鈉標準液滴定，使游離碘變為碘化鈉，反應終點為水完全褪色（反應式：I2+2Na2S2O3 →2NaI+Na2S4O6）。臭氧濃度的計算Co3=（ANa×B×24000）/V0（mg/L），其中：Co3為臭氧的濃度，mg/L；ANa為硫代硫酸鈉標準溶液用量，mL；B為硫代硫酸鈉標準溶液濃度，mol/L；V0為臭氧化氣體取樣體積，mL。

3.臭氧氣體分析儀的應用

紫外吸收原理的臭氧氣體分析儀具有自動校正、自動運行的功能且具有靈敏度高、重復性好、測量精準等優點，被廣泛應用于環境監測、科研分析和計量標準等；半導體氣敏傳感器原理的臭氧氣體分析儀具有成本低廉、靈敏度高、響應速度快等優點和對氣體的選擇性差、穩定性不理想等缺點，多用于家庭和大氣環境中的探測；電化學傳感器原理的臭氧氣體分析儀體積小、響應快、選擇性好和測量準確穩定，多用于化工廠、污染治理的臭氧泄漏或者現場在線監控，目前便攜式的臭氧檢測儀器普遍采用電化學傳感器；化學變色原理檢測臭氧測量范圍廣，高濃度測量準確度高，在臭氧濃度大于等于3 mg/L時，精度可達到±1%，然而受環境、人員等干擾因素的影響，一般在實驗室里進行。

參考文獻：

[1]王衛，李榮超，楊麗娟，張波. 臭氧檢測儀的研制. 中國儀器儀表，2005，（05）：50-52

[2]儲金宇，吳春篤，陳萬金，等. 臭氧技術及應用[M]. 北京：化學工業出版社，

2002：195-196

[3]劉小真，梁越，汪月華. 高濃度臭氧分析方法的探討. 環境與健康雜志，2011，

（01）：68-69

[4]孫淑霞，李路軍. 臭氧檢測技術研究進展. 科技信息，2011，（09）：I0045-I0046

備注： 黎細落， 廣東韶關人，大學本科.