第六讲 过程成分检测.pdf

第六章：过程成分检测 李新光 分类 按测量原理过程分析仪器可分成八大类： （1）电化学式，如工业酸度计﹑电导仪：； （2）热学式，如热导式气体分析仪； （3）磁学式，如磁性氧分析仪； （4）光学式，如吸收式光学分析仪，发射式 光 学分析仪； （5）射线式，如射线分析仪﹑射线分析仪； （6）电子光学及离子光学式，如质谱仪； （7）传质式，如色谱仪； （8）其他。 过程分析仪器的特点 与实验室仪器相比较，它应具有三个特点：  过程分析仪器必须有自动取 样和试样预处理系统；  过程分析仪器必须是全自动 化的；  过程分析仪器的精度可以低 些，但是长时间使用其稳定 性必须好。 过程分析仪器的组成  （1）自动取样装置，它的任务是快速地把被分析试样取 到仪表主机处；  （2）试样预处理系统，它的任务是对气体和液体试样进 行过滤﹑稳压﹑冷却﹑干燥﹑定容﹑稀释﹑分离等操作， 对固体试样进行切割﹑研磨﹑粉碎﹑缩分﹑加工成形等 操作；  （3）检测器，它的任务是根据某种物理或化学原理把被 测成分信息转换成电信息；  （4）整机自动控制与信息处理系统，它的任务是控制各 个部分自动而协调地工作，并对检测器给出的微弱电信 息进行放大﹑运算﹑显示﹑远传等信息处理工作。 6.1 电极电位检测器  电极电位检测器属于电化学式检测器, 其测量电极是一种离子选择电极 （ISE ）.  离子选择电极与金属氧化物-半导体场 效应晶体管（MOSFET）相结合, 形成了 对离子具有选择性敏感作用的场效应晶 体管（ISFET ）.  它是离子选择电极制造技术与固态微电 子技术相结合的产物 6.1.1电极电位检测器 1 电极反应与电极电位 Cu + - -+ + - -+ + - -+ + - -+ CuSO 溶液 4 Cu Cu2+ 2e 能斯特（Nernst）方程式  一般来说，当某种金属浸入含有它的离子 的溶液中时，这种金属就成为一个电极， 出现电极反应。这种反应一方面是金属晶 格中的离子进入溶液，而把自由电子留在 金属中；另一方面，是溶液中的金属离子 也会得到电子而进入金属晶格。从电子得 失看，这是一个可逆的氧化还原反应，即： 还原态氧化态ne 式中，n为电子得失的个数 能斯特（Nernst）方程式 * 参与电极反应的物质浓度不同，电极电位 也不同。在一般情况下，电极反应为： aA bB   pP qQ ne 根据电化学原理，电极电位可由能斯特方程式表示： p q RT