气体分析文献
双气球气体交换现象分析
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在工业生产中为了正常安全生产，对各种工业气体都要经过分析，了解其组成。对化工原料气，分析后才能正确配料；中间产品气体分析可判断生产是否正常；进行燃料燃烧后生成的烟道气分析可了解燃烧是否正常；分析厂房空气，可了解通风、设备漏气等情况，检查有无有害气体，确定是否危及生命及厂房安全 。
气体本身具有质量较小、流动性大、V随T或P的变化而变化的特点，从而决定一般测定气体的V而不是质量m，并同时测定环境的T和P。
化学吸收法是利用气体的化学特性，使混合气和特定试剂接触，则混合气体中的被测组分与试剂发生化学反应被定量吸收，其它组成则不发生反应(或不干扰)，利用气体吸收剂吸收前后的性质变化可进行定量测定。
1、化学吸收法分类
根据测定方法不同，气体化学吸收法又可分为吸收体积法、吸收滴定法、吸收重量法和吸收光度法。
吸收体积法
如果吸收前后的温度及压力不一致，则吸收前后的体积之差即为被测组分的体积。根据吸收前后体积之差=被测组分体积，可计算出体积分数。
吸收滴定法
吸附剂吸附被测组分(混合气体)，再用标准滴定法。存在的两种反应是：吸收反应和滴定反应。
吸收重量法
综合应用吸收法和重量分析法，测定气体物质或可以转化为气体物质的元素含量的方法。例如：有机化合物中有C和H，在O2气流中燃烧，CO2用碱石棉吸收，H2O用过氯酸镁吸收，然后根据吸附剂增加的重量计算C、H的含量。
吸收光度法
综合应用吸收法和光度法，测定气体物质或可以转化为气体物质的元素含量的方法。使混合气体通过吸收剂，待测气体被吸收后与吸收剂作用生成有色物质，或吸收后再进行显色反应，其颜色深浅与待测气体的含量成正比，在光度计上测定溶液的吸光度，可计算出待测气体的含量。
2、气体吸收剂
用来吸收气体的试剂称作气体吸收剂。吸收剂种类包括液态和固态，如KOH溶液是CO2的良好吸附剂，固态海绵状钯是H2的良好吸附剂。
常见的气体吸收剂：
①KOH溶液：酸性气体吸收剂，常用于吸收CO2和NO2，同时能吸收H2S、SO2等。
②焦性没食子酸(1,2,3-三羟基苯)-碱(KOH)溶液：常用于吸收O2。
③亚铜盐溶液：常用于吸收CO，也能吸收O2、C2H2、C2H4和酸性气体。
④饱和溴水：用于吸收不饱和烃。
⑤硫酸汞或硫酸银的硫酸溶液：用于吸收不饱和烃。
⑥硫酸-高锰酸钾溶液：用于吸收NO2。
⑦碘溶液：用于吸收SO2，还能吸收H2S等还原性气体。
1、化学分析法：
吸收法、燃烧法等。
2、物理分析法：
密度、热导率、折射率、热值等。
3、物理化学分析法：
电导法、色谱法、红外光谱法等。
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随着行业先进技术的引入和吸收、改进，国内的气体分析仪产品也已经越来越成熟了，在诸多领域均有着广泛的应用业绩和良好的市场反响。本土化的研发生产、技术革新已经是一个必然趋势了。国产较好的品牌有：南分、北分...
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工业生产中常使用气体作为原料或燃料；化工生产的化学反应常常有副产物而产生废气，燃料燃烧后也生产废气(如烟道气)；生产厂房空气中常混有一定量生产气体。所以工业气体可分为五大类：化工原料气、气体燃料、气体产品、废气和厂房空气 。
1、化工原料气
天然气：主要是 CH4〉95% (煤或石油组成物的分解产物)。
炼油气：CH4及其它低分子量的C、H化合物。
焦炉煤气：H2、CH4 (煤>800℃炼焦油气态产物)。
水煤气：CO、H2 (水蒸气和炽热的煤作用，得到半水煤气)。
硫铁矿焙烧炉气：6~9% SO2用于制造硫酸。
石灰焙烧窑气：CO2 32-40%用于制碱和制糖工业。
2、气体燃料
上述天然气、炼油气、焦炉煤气、水煤气及半水煤气等，除了作为化工生产原料气体之外，也可作为气体燃料。
3、气体产品
H2、N2、O2、C2H2等。
4、废气
燃烧炉的烟道气的组成为：N2、O2、CO2、CO、水蒸气及少量其它气体。 如：硫酸、硝酸厂排入大气的废气中含有少量的SO2和NO2；制碱厂排出废气中含有少量CO2；总之，有机化工的废气是各种各样的。
5、厂房空气
生产设备漏气→生产厂房内空气含生产用气→危害健康→甚至燃烧爆炸。
利用可燃烧性气体的性质进行测定的方法，特别适用于无适当吸收剂的化学性质比较稳定的气体。如CH4无适当的吸收剂，而H2、CO可用燃烧法也可以用吸收法。
燃烧方法共分三类：爆炸法、缓燃法、 氧化铜燃烧法。
可燃气体与空或氧气混合，其比例能使可燃气体完全燃烧且在爆炸极限内的方法。
特点：所需时间最少(即快速)。爆炸极限在工业生成防火防爆工作中极重要的意义 。
爆炸上限：使可燃性气体能引起爆炸的最高含量(指可燃性气体与空气或氧气的浓度百分比)；爆炸下限：使可燃性气体能引起爆炸的最低含量。
爆炸极限：爆炸上限和爆炸下限之间的范围。
可燃气体与空气或氧气混合，且浓度控制在爆炸极限以下，使之经过炽热的铂质螺丝而引起缓慢燃烧。
特点：需时太长。适合于可燃性组分浓度较低的混合气体或空气中可燃物的测定。
利用氧化铜在高温下的氧化活性，使可燃性气体缓慢燃烧。
特点：不要加入燃烧所需氧，所用的氧气由氧化铜还原得出。
大气中氮的气体物有亚硝酸、硝酸、N2O、NO、NO2、NO3、N2O4、N2O5等，测定前需转化为NO2。
测定NO2的一般方法是基于NO2-与芳香族胺反应生成偶氮染料，用比色法定量：
空气中的NO2与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应，再与N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐作用，生成粉红色的氮染料，在波长540~545nm处测定吸光度。
样品用便携式空气采样器或恒温自动连续采样器采集，采样后应尽快测定，否则应置于低温暗处存放。
气体分析的其它分析方法还包括气相色谱法、电导法、库仑法、热导法、红外光谱法和激光雷达技术等 。
二氧化硫气体在大气中最常见，危害最大。
测定SO2最常用的方法是盐酸副玫瑰苯胺比色法，吸收液是四氯化汞钠，由于汞有毒，近年来用甲醛代替汞盐作吸收液：
SO2被甲醛缓冲液(甲醛-CDTA-KHP)吸收后生成稳定的羟甲基磺酸加成物，碱化后加成物分解，释放出SO2与副玫瑰苯胺、甲醛反应，生成紫红色化合物，λmax=577nm。
氮氧化物及某些重金属干扰，加入氨基苯磺酸钠可消除氮氧化物，CDTA可消除重金属的干扰。 2100433B
双气球气体交换现象分析
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词目：气体分析器
英文：gas analyzer
释文：测定混合气体中各种成分的仪器。根据测定原理，一般可分为：物理化学、物理及化学3种分析器。化学法是应用不同化学试剂逐一吸收各种气体，由减小的体积分别计算各种气体的量。如用KOH溶液吸收CO2，用CuOH溶液吸收CO等。因这类吸收剂选择性较差，种类亦有限，近代气体分析都采用气相色谱法。
一种物理类的气体分析仪表。它根据不同气体具有不同热传导能力的原理，通过测定混合气体导热系数来推算其中某些组分的含量。这种分析仪表简单可靠,适用的气体种类较多,是一种基本的分析仪表。但直接测量气体的导热系数比较困难，所以实际上常把气体导热系数的变化转换为电阻的变化，再用电桥来测定。热导式气体分析仪的热敏元件主要有半导体敏感元件和金属电阻丝两类。半导体敏感元件体积小、热惯性小，电阻温度系数大,所以灵敏度高,时间滞后小。在铂线圈上烧结珠形金属氧化物作为敏感元件，再在内电阻、发热量均相等的同样铂线圈上绕结对气体无反应的材料作为补偿用元件。这两种元件作为两臂构成电桥电路，即是测量回路。半导体金属氧化物敏感元件吸附被测气体时，电导率和热导率即发生变化，元件的散热状态也随之变化。元件温度变化使铂线圈的电阻变化，电桥遂有一不平衡电压输出，据此可检测气体的浓度。热导式气体分析仪的应用范围很广，除通常用来分析氢气、氨气、二氧化碳、二氧化硫和低浓度可燃性气体含量外，还可作为色谱分析仪中的检测器用以分析其他成分。
热磁式氧分析仪
其原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧量。氧气为顺磁性气体(气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体)，在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝，使此处氧的温度升高而磁化率下降，因而磁场吸引力减小，受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场，由此造成"热磁对流"或"磁风"现象。在一定的气样压力、温度和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。由于热敏元件(铂丝)既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻，又作为加热电阻丝，在磁风的作用下出现温度梯度，即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气样中氧气含量的不同，输出相应的电压值。
热磁式氧分析仪具有结构简单、便于制造和调整等优点。
一种化学类的气体分析仪表。它根据化学反应所引起的离子量的变化或电流变化来测量气体成分。为了提高选择性，防止测量电极表面沾污和保持电解液性能，一般采用隔膜结构。常用的电化学式分析仪有定电位电解式和伽伐尼电池式两种。定电位电解式分析仪的工作原理是在电极上施加特定电位，被测气体在电极表面就产生电解作用，只要测量加在电极上的电位，即可确定被测气体特有的电解电位，从而使仪表具有选择识别被测气体的能力。伽伐尼电池式分析仪是将透过隔膜而扩散到电解液中的被测气体电解，测量所形成的电解电流，就能确定被测气体的浓度。通过选择不同的电极材料和电解液来改变电极表面的内部电压从而实现对具有不同电解电位的气体的选择性。
根据不同组分气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性而工作的分析仪表。测量这种吸收光谱可判别出气体的种类;测量吸收强度可确定被测气体的浓度。红外线分析仪的使用范围宽，不仅可分析气体成分，也可分析溶液成分，且灵敏度较高，反应迅速,能在线连续指示,也可组成调节系统。工业上常用的红外线气体分析仪的检测部分由两个并列的结构相同的光学系统组成。
一个是测量室，一个是参比室。两室通过切光板以一定周期同时或交替开闭光路。在测量室中导入被测气体后，具有被测气体特有波长的光被吸收，从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高，进入到红外线接收气室的光通量就越少;而透过参比室的光通量是一定的，进入到红外线接收气室的光通量也一定。因此，被测气体浓度越高，透过测量室和参比室的光通量差值就越大。这个光通量差值是以一定周期振动的振幅投射到红外线接收气室的。接收气室用几微米厚的金属薄膜分隔为两半部，室内封有浓度较大的被测组分气体，在吸收波长范围内能将射入的红外线全部吸收，从而使脉动的光通量变为温度的周期变化，再可根据气态方程使温度的变化转换为压力的变化，然后用电容式传感器来检测，经过放大处理后指示出被测气体浓度。除用电容式传感器外，也可用直接检测红外线的量子式红外线传感器，并采用红外干涉滤光片进行波长选择和配以可调激光器作光源，形成一种崭新的全固体式红外气体分析仪。这种分析仪只用一个光源、一个测量室、一个红外线传感器就能完成气体浓度的测量。此外，若采用装有多个不同波长的滤光盘，则能同时分别测定多组分气体中的各种气体的浓度。
与红外线分析仪原理相似的还有紫外线分析仪、光电比色分析仪等，在工业上也用得较多。
非分散红外分析
非分散红外分析同时采用窄带滤光片和气体过滤相关法两种非色散光谱分析技术结合，适合于气体不同的测量范围要求。
过滤相关法能够测量低量程气体并有效避免交叉干扰，这种独特技术能消除弱吸收气体如CO和高吸收气体CO2交叉干扰。
热源发出的红外光被旋转过滤器过滤，导致系列脉冲信号直接通过包含样本气体的单元，当过滤器轮旋转时固态检测器反映出信号变化并将信号放大输出以及显示。
在线气体分析仪是用于分析气体组成成分的仪表，它属于流程分析仪表中的一种。气体分析仪是化学参数测量仪表，在很多工业生产过程中，气体分析仪表的地位与压力仪表、流量仪表等物理参数测量仪表是不相上下的，能起到控制生产环境、减少安全事故等重要作用。
在线气体分析仪器是一种用来进行气体成分分析检验的工具，借助它能得到某些成分种类和含量的数据。但是，气体分析仪器不是一种简单的工具，它既不像流量计、压力表那样结构简单，也不像各种热工仪表那样易于操作使用。它是一类结构复杂、使用技术难度较大的工具，使用气体分析仪器是一项较复杂且不易掌握的专门技术。
一般地说，在线气体分析仪器应用本身是一门独特的技术工作，而且是一种具有研究性质的工作。但是，这一点是不为行外人所认知和理解的。
气体分析器概述