臭氧气体分析仪的检测原理及应用

摘要 ：臭氧气体分析仪是用来测量空气中或者其他气体成分中臭氧的含量。其检测原理一般分为紫外吸收原理、半导体气敏传感器原理、电化学传感器原理和化学变色原理。zc

关键词 ：臭氧气体分析仪 检测原理 应用

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

臭氧气体分析仪主要应用于臭氧制备车间、化工、造纸、制药和香精香料工业、水处理、食品医药灭菌车间等场合 。这里对臭氧气体分析仪的四种检测原理进行了阐述，并且对其适用场合进行了简单的说明。

2.臭氧气体分析仪检测原理

臭氧气体分析仪根据不同的检测原理一般可以分为以下四种。

2.1紫外吸收原理[1]

研究表明臭氧仅对波长253.7nm的紫外线具有最大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减，符合Lambert-Beer定律。采用紫外吸收原理的臭氧气体分析仪，用稳定的紫外灯光源产生紫外线，光波过滤器过滤掉其它波长紫外光，只允许253.7nm的紫外线通过，经过样品光电传感器后，再经过臭氧吸收池，

到达采样光电传感器。最后通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，根据Lambert-Beer定律进行数学模型计算，从而得出臭氧浓度大小。

2.2半导体气敏传感器原理

半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后，造成半导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。

半导体气敏传感器的臭氧氣体分析仪利用气敏半导体材料，如WO3、SnO、In2O3等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收臭氧时，发生氧化还原反应，产生或放出热量，使元件的温度相应变化，从而电阻发生变化，将臭氧的浓度变换成电信号，进行臭氧浓度的测量。一般情况，随着气体的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内，呈线性关系。

2.3电化学传感器原理

电化学传感器即是一微型燃料电池。传感器一般由工作电极、对电极、参比电极、电解液和电路系统等部件构成。工作电极和参比电极之间能保持一个恒定的电位值，当臭氧扩散进入传感器时，在工作电极发生还原反应，对电极发生氧化反应，对电极和工作电极之间形成微小的电流，此电流与进入传感器的臭氧浓度一定范围内成正比，最后通过电路系统处理，计算出臭氧含量[2]。

2.4化学变色原理

国际公认化学变色原理即碘化钾、硫代硫酸钠滴定法来检测臭氧浓度[3]。碘化钾滴定法原理是用强氧化剂臭氧与碘化钾反应，使碘在水里游离出来，水就会变为茶色（反应式：O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH）。利用硫代硫酸钠标准液滴定，使游离碘变为碘化钠，反应终点为水完全褪色（反应式：I2+2Na2S2O3 →2NaI+Na2S4O6）。臭氧浓度的计算Co3=（ANa×B×24000）/V0（mg/L），其中：Co3为臭氧的浓度，mg/L；ANa为硫代硫酸钠标准溶液用量，mL；B为硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L；V0为臭氧化气体取样体积，mL。

3.臭氧气体分析仪的应用

紫外吸收原理的臭氧气体分析仪具有自动校正、自动运行的功能且具有灵敏度高、重复性好、测量精准等优点，被广泛应用于环境监测、科研分析和计量标准等；半导体气敏传感器原理的臭氧气体分析仪具有成本低廉、灵敏度高、响应速度快等优点和对气体的选择性差、稳定性不理想等缺点，多用于家庭和大气环境中的探测；电化学传感器原理的臭氧气体分析仪体积小、响应快、选择性好和测量准确稳定，多用于化工厂、污染治理的臭氧泄漏或者现场在线监控，目前便携式的臭氧检测仪器普遍采用电化学传感器；化学变色原理检测臭氧测量范围广，高浓度测量准确度高，在臭氧浓度大于等于3 mg/L时，精度可达到±1%，然而受环境、人员等干扰因素的影响，一般在实验室里进行。

参考文献：

[1]王卫，李荣超，杨丽娟，张波. 臭氧检测仪的研制. 中国仪器仪表，2005，（05）：50-52

[2]储金宇，吴春笃，陈万金，等. 臭氧技术及应用[M]. 北京：化学工业出版社，

2002：195-196

[3]刘小真，梁越，汪月华. 高浓度臭氧分析方法的探讨. 环境与健康杂志，2011，

（01）：68-69

[4]孙淑霞，李路军. 臭氧检测技术研究进展. 科技信息，2011，（09）：I0045-I0046

备注： 黎细落， 广东韶关人，大学本科.