华科 工程测试技术7气体成分
大学物理(华中科技版)第7章习题答案
习 题7-1 一容积为34106.12m -⨯的真空系统已被抽到mmHg 5100.1-⨯的真空。
为了提高其真空度，将它放到k 500的烘箱内烘烤，使器壁释放出所吸附的气体.若烘烤后压强增为mmHg 2100.1-⨯,试求器壁释放出的分子数。
nkT p = kT pn =01122012)()(V kT p kT p V n n N -=-=∆ 2p »1p 22T p ∴»11T p 个）(1043.2106.125001038.176010013.1100.11742352022⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=≈∆---V kT p N 7-2已知空气中几种主要成份的分压百分比是氮%78，氧%21，氩%1，求它们的质量百分比和空气在标准状态下的质量密度。
nkT p = VN n Aν=r r r A O N A O N A O N n n n p p p ννν::::::222222==014.0:232.0:754.04001.0:3221.0:2878.0::::222222=⨯⨯⨯==m olA A m ol O O m ol N N A O N rr r M M M m m m ννν3333/1029.1104.22)4001.03221.02878.0(2222cm g cmgV M M M molmolAA mol O O mol N N rr-⨯=⨯⨯+⨯+⨯=++=νννρ7-3 一个人呼吸时，若每吐出一口气都在若干时间内均匀地混合到全部大气中去，试在标准状态下估算另一个人每吸入的一口气中有多少个分子是那个人在那口气中吐出的？设呼吸一口气的体积约为1升。
每口气突出102269.24.22/1002.623⨯=⨯=N 个分子21m 地面上气柱的质量2450/100.11010013.11m kg g atm M ⨯≈⨯==地面上大气层的总质量kg S M M 182640100.51037.64100.1⨯≈⨯⨯⨯⨯=⨯=）（地π大气的总摩尔数molM M=ν 标态下大气的总体积L mol L molg g VV mol21211086.3/4.22/29100.5⨯=⨯⨯=⨯=ν 每升含71086.31069.22122≈⨯⨯=V N 个分子。
气体样品中N2、O2、CH4、CO2和CO的测定
气体样品中N2、O2、CH4、CO2和CO的测定方法综述采用气相色谱法测定气体样品中N2、O2、CH4、CO2和CO的百分数。
采用填充柱色谱法和热导率检测法。
适用范围该方法适用于含氮、氧、一氧化碳、二氧化碳的气体流。
CC-1222厌氧废气CR-1226BG厌氧沼气仪器和试剂1、气相色谱仪（配备TCD）2、SuelCo碳青霉-1000 GC填充柱，15英尺×1/8不锈钢，2.1毫米ID3、气体取样缸4、气体标准；代表性浓度如表1所示。
5、微升气密注射器（500微升）方法程序：系统启动程序（基于安捷伦6890）1、检查所有气源的状态和压力，打开阀门并调整压力至所需值，第二调节器的值约为60～100Psi.2、启动计算机，打开仪器电源，仪器开始自测试。
3、如果仪器通过自检，点击“仪器1在线”图标在计算机屏幕上输入系统。
4、图1显示了安捷伦6890的系统屏幕。
点击图标输入参数屏幕并设置每个参数图1：安捷伦6890系统屏幕N2、O2、CH4、CO2、CO的仪器条件1.创建方法UNITGAS.M (N2, O2, CH4, CO2, CO), WWTGAS.M (CH4, CO2, O2, N2)或ANGAS (O2, N2, CO, CO2) Column and Oven Parameters色谱柱：SuelCo CuxON-1000，填充柱，15 FETX1／8英寸不锈钢，2.1毫米ID柱箱编程：初始温度：40°C初始保持：5.0 min终止温度：180最后保持：3.0 minutes程序升温：20 °C/min气体设置检测器：遵循制造商指南载气：氢气压力：17.7帕流速：27.0 ml/ min检测器和进样器TCD：250 °C分流进样器：200 °C分流比：1:1进样样本大小：500微升气密注射器注射类型：手动方法启动1、如果需要，在注射口放置一个新的隔膜。
气体成分分析
能斯特方程
• 氧浓差电势的大小由能斯特方程给出：
RT p 2 E ln nF p1
式中 • • • • E－氧浓差电势（V)； F—法拉第常数； R－理想气体常数； T－热力学温度（K)； n－一个氧分子从正电极带到负电极的电子数，n=4 。
• 实际应用时，取空气做气体2，其含氧 量2和氧分压p2固定不变。气体1即 被分析的气体。如果被分析的气体和 参比气体（空气）的总压均为p，则式 （8－1）可写成：
1、氧化锆管
• 测氧计的发送器，有封头式和无封头式两 种。
• 两个铂电极分别附在内外壁上，用铂 丝作为电极引出线。 • 要求：性能稳定，复制性好，孔隙小， 纯度高等。铂电极具有多孔性。
2、补偿式测量系统 E T (0.0338 0.0496 lg )
1
• 为得到氧浓差电势与被测含氧量的单一 关系，方法之一就是在测量系统中加入 温度补偿回路对温度变化进行补偿。 • 工作时，氧化锆管直接装在温度约为 650～7600C处，插入深度1.5m左 右，以满足其工作温度要求。
氧浓差电势和K型热电偶的热电势随温度的变化 基本相等，二者之差基本与温度无关。
最简单的补偿系统
• 在氧化锆管内装一只K型热电偶，使氧化锆 输出的氧浓差电势和K型热电势反向串联， 然后送至二次仪表。
• 此方法，不能得到完全补偿，但系统 简单，工业应用广泛。 • 如更精确进行补偿，可采用更复杂的 电路结构或恒温装置。
• 当红外辐射穿过待测组分的长度和入射强 k 度一定， 对于特定待测组分是常数，透 过红外辐射强度仅是待测组分物质的量浓 度的单值函数。通过测定透射的红外辐射 强度，可确定待测组分的浓度。
二、红外气体分析仪系统工作原理
• 单组分红外气体分析仪
6气体成分分析
2.光的吸收定律：朗伯-贝尔定律
E E0e
k cl
E——透过红外辐射的强度； E0——入射红外辐射的强度； kλ——待测组分对波长为λ的红外辐射的 吸收系数； c——待测组分的物质浓度； l——红外线穿过的待测组分的长度。
因此，如果能测出被某种物质吸收的光 辐射的强度，就可确定该物质的浓度， 即可定量分析。
结论： （1）非线性； （2）适用温度范围600~1150； （3）参比气体与被测气体总压相等。
二、氧化锆氧量计的测量系统
氧化锆氧浓差电池用于实际检测中，主 要需要解决的问题是，氧化锆检测头， 反应电极及将被测气体与参比气（空气） 严格隔离的问题（也叫做氧探头的密封 问题）。实际应用过程中，最难以解决 的是密封问题和反应电极问题。
能斯特方程也可以写成 RT 2 E ln nF 1 其中φ1、φ2分别为两侧的氧体积浓度。 则
E T (0.0338 0.0496lg 1 )(mV)
在实际应用中，通过检测气体的氧电势 及温度，通过以能斯特公式为基础的数 学模型，就可以推算出被测气体的氧含 量（百分比）。这就是氧化锆氧探头的 基本检测原理。
2.氧传感器的测氧原理： 在氧化锆电解质(ZrO2管)的两侧面分别 烧结上多孔铂（Pt）电极，在一定温度 下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓 度侧(II侧Pref)的氧分子被吸附在铂电 极上与电子（4e）结合形成氧离子O2-， 使该电极带正电，O2-离子通过电解质中 的氧离子空位迁移到低氧浓度侧（I侧 Po2）的Pt电极上放出电子，转化成氧分 子，使该电极带负电。两个电极的反应 式分别为：
第六章气体成分分析
本章主要内容： 1.氧化锆氧量计 2.红外气体分析器 3.气相色谱分析仪
本章重点：
华科 工程测试技术01 基本概念
(1-1)
1 dz z2 z1 dz 0
2
（积分结果与路径无关）
(1-2)
⑶ 状态参数在数学上的组合也是状态参数 例如，以后将要介绍的状态参数焓的定义式为 h=u+pv，式中 u、p、v 均为状态参数，h 是它们数学上的一种的组合，也是系统的一个状态参数。 ⑷ 状态参数是系统对应的某种微观特性的统计平均结果 以温度为例进行说明。 由分子运动论知道， 宏观可测参数温度与微观分子动能统计平均 值之间的关系为：
系统的状态参数有很多，为了确定系统的状态实际上只需给定少数几个状态参数就够 了，并不需要同时给定其所有的参数。这些用于给定系统状态的参数称为独立状态参数，其 余的参数则是非独立的，它们将随独立状态参数的给定而确定。 至于哪些参数是独立的，哪些参数是不独立的，这并无定论，将随分析问题时的需要和 方便而定。 对于气体系统（属于简单可压缩系统） ，其状态只需要 2 个独立的状态参数便可给定。 例如，p、v、T、H、U、S ……均为系统的状态参数，若取(p，v)为系统的独立状态参 数，则其余参数将成为 (p，v) 的某一函数，如：T = f (p，v )；H = f (p，v )……等等。
1.1.2 外界
所选取的热力学系统以外的所有客观存在即为外界。在热力学中有两种常见的特殊外 界：环境和热源。环境是指在与热力系统发生相互作用的过程中，其本身的压力、温度以及 化学组成等特性都保持不变的庞大而静止的外界物系。地壳、大气、海洋等均可抽象地看作 环境。热源是指在热力过程中与热力系统发生热量交换的外界物体。 热力学中讨论问题时泛称的“热源”，通常指的是恒温热源，亦称“热库”或“热汇”。前者 是指向工质供热的外界物系， 而后者是指自工质吸热的外界物系。 当热源由质量和热容量都 有限的物系构成时，其自身温度可能发生变化，这一类热源属于变温热源。
气体检验方法
气体检验方法
气体检验方法是一种用于检测气体质量和污染程度的技术手段。
气体检验可以应用于工业、环保、医疗等领域，以确保生产和生活环境的安全和健康。
常用的气体检验方法包括气相色谱、红外光谱、质谱、电化学检测等。
其中，气相色谱是最常用的检测方法之一，可以用来分离和鉴定气体成分，检测精度高、灵敏度强。
红外光谱则可以分析气体分子的振动和转动能级，检测出气体分子的种类和浓度。
质谱则可以直接检测出气体分子的质量，而电化学检测则是利用气体分子与电极的反应来检测气体浓度。
除了以上的技术手段外，气体检验还包括了采样、传输、处理等环节。
采样的方式可以是袋式采样、吸附管采样、连续监测等。
传输和处理的方式则需要根据实际情况进行选择，以保证检测结果的准确性和可靠性。
总之，气体检验方法是一项重要的技术，可以帮助我们及时发现和控制气体污染，保障人民的健康和环境的安全。
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七氟烷气体的鉴定方法
七氟烷气体的鉴定方法
七氟烷是一种常见的吸入麻醉剂，通常用于医疗手术中。
由于七氟烷的化学性质和可能的危险性，对七氟烷气体的鉴定非常重要。
以下是几种常见的七氟烷气体鉴定方法：
1. 化学分析法：通过化学反应，将七氟烷转化为其他可检测的物质，然后使用适当的检测工具（如色谱法）进行分析。
2. 色谱法：使用色谱法分离七氟烷，然后通过检测器确定其浓度。
这种方法通常需要专业的设备和训练有素的操作员。
3. 质谱法：通过将七氟烷离子化，然后测量其质量-电荷比来鉴定七氟烷。
这种方法非常灵敏，可以检测到非常低浓度的七氟烷。
4. 红外光谱法：利用红外光与七氟烷分子相互作用，测量吸收或发射的光谱，从而确定七氟烷的存在。
这种方法需要专门的红外光谱仪。
5. 电子鼻：电子鼻是一种能够检测和识别气体和蒸汽的设备。
通过训练电子鼻识别七氟烷的气味特征，可以用于检测环境中的七氟烷。
请注意，这些方法可能需要专业的设备和训练有素的操作员。
在进行任何气体鉴定时，应始终遵循适当的安全预防措施，并确保在安全的操作条件下进行。
如果您对如何鉴定七氟烷气体有任何疑问，请咨询专业人员或寻求相关机构的帮助。
生物质气化气的气体化学工程测量
生物质气化气的气体化学工程测量生物质气化技术作为一种能源转化技术，在能源转型中发挥着重要作用。
生物质气化后的产物以气体为主，通常包括CO，H2，CH4，CO2等化学成分，但是不同的生物质气化技术和气化物质的不同，其产物组成也有所不同。
对于生物质气化技术的研究，涉及到生物质气化气的气体化学工程测量，也就是对气化产物的化学成分、流量、温度、压力等参数进行分析和监测，保证气化反应达到最佳状态。
一、气化产物组成测量生物质气化后的产物以气体为主，其中主要包括CO，H2，CH4，CO2等化学成分。
对于气体成分的测量，通常采用在线分析仪进行测量。
在线分析仪采用光谱分析法，通过对气体吸收光线的特征进行分析，得到气体的浓度。
典型的在线分析仪有红外光谱分析仪、质谱分析仪等。
在进行在线测量时，需要考虑以下因素：1.选择合适的分析方法。
不同气体成分有不同的吸收特征，需要选择适合的分析方法进行测量。
2.选择合适的光源。
光源的选择直接影响分析的精度和准确性，光源必须满足光谱分析的要求。
3.选择合适的传感器。
传感器是在线分析的核心部件，需要选择合适的传感器，使其具有高灵敏度、高分辨率和快速响应等特点。
4.消除干扰信号。
气体成分的测量会受到其他条件因素的干扰，需要消除干扰信号，确保测量数据的准确性。
二、气化产物流量测量气化反应的过程中，气体流量的变化会对反应的动力学特性产生影响。
因此，在进行生物质气化工程测量时，需要对气体的流量进行实时监测，确保反应过程处于最佳状态。
气体流量的测量方法主要有以下几种：1.差压流量计。
差压流量计是一种非常常见的流量测量仪表，它利用管道中气体流动产生的压差和孔板等元件的几何形状计算气体流量。
2.涡街流量计。
涡街流量计测量气体流量的原理是利用涡街产生的旋涡频率和气体流速成正比的特性，通过测量涡街旋涡频率计算气体流量。
3.热式质量流量计。
热式质量流量计通过测量由被测气体流经的传感器所产生的热量变化，计算气体流量。
空气中氢气含量检测标准
空气中氢气含量检测标准
空气中氢气含量检测标准是指在空气中对氢气含量进行检测时所使用的标准方法和标准值。
一般情况下，空气中氢气的含量极低，因此需要使用高灵敏度的检测方法。
常用的检测方法有气相色谱法、质谱法、光谱法等。
在具体检测过程中，需要根据具体的仪器和方法进行校准和调整，使测量结果准确可靠。
根据不同的应用场景和需求，对空气中氢气含量的标准值有所不同。
例如，在火灾探测和防范中，常用的标准值为氢气浓度小于1%；在氢能源领域中，一般要求氢气的纯度高于99.999%。
因此，空气中氢气含量检测标准也需要根据不同的应用需求进行调整和制定。
第七章气体检测技术张静
丙酮酸脱羧：CH3COOH 丙酮酸脱羧酶 CH3CHO+CO2
尿素水解：
NH2
C = O +H2O 脲酶 2NH4+ +CO2
NH2
二氧化碳放出量的测定与氧吸收量的测定方法大致相同。 只是前者反应后压力升高，后者压力降低。
若反应在放出CO2的同时又吸收O2，则可用2套测压计， 一套的反应瓶中央加KOH测出氧气的吸收量；一套不加KOH 测出的数值为CO2放出量与氧气吸收量之差值。
范.斯莱克检测仪装置主要由反应器、量气管和气体 吸收瓶三部分构成。
主要用于检测α-氨基酸与亚硝酸反应所产生的氮气， 从而计算氨基酸的含量。
α-氨基酸与亚硝酸反应生成羟基酸放出氮气
R-CH-COOH+HNO2=R-CH-COOH+H2O+N2
NH2
OH
亚硝酸由亚硝酸钠和冰醋酸反应生成 NaNO2+HAc=NaAc+HNO2
亚硝酸在反应过程中容易分解成氧化氮气 3HNO2=HNO3+2NO+H2O
氧化氮干扰氮气的测量，用碱性高锰酸钾完全吸收后才能 准确测量氮的体积
NO+3KMnO4+4KOH=KNO3+3K2MnO4+2H2O
释放的氮气，一半来自氨基酸，一半来自亚硝酸，把测得的 氮气体积除2，再换算成标准状态下的氮的体积。因在标准状态 下，1mol气体所占体积为22.4L，然后计算出氨基酸的含量。
另外，一个反应瓶作为对照管的温压瓶，温压瓶装等
体积的蒸馏水代替样品液和反应液，用于校正气压的变 化和水槽中温度的变化。在计算时应将样品测定值加上 或减去空白测定值。 4）测定：在反应瓶的压力和温度达到平衡后，关闭三 通活塞，调节施压板使检压液柱的高度调节到测反应系 统总体积时的标准点（如：150nm处），记录检压管开 口一侧的检压液高度，迅速将指管中的反应液全部倾入 反应瓶中，放回恒温水槽，继续振荡。每隔一段时间， 记录检压管开口一侧的检压液高度（密闭一侧的液柱应 调回到标准点） 5）计算：首先根据反应系统总体积（V）、反应瓶内液 体总体积（Vf）、反应温度t及查表得到的气体溶解度α， 计算反应常数k。
气体成分分析
电气式物位检测（电容法） 声学式物位检测（超声波法）
第七章流速及流量测量
流速测量
1.基本分类 （1）机械法 （2）散热率法（热线风速仪） -分类（恒电流法、恒温法） （3） 动压法（毕托管）
流量测量
基本概念： 1．流量 2．总流量 3．平均流量 4.标准体积流量
差压法流量测量
N46-APSA-360CE二氧化硫分析仪
特点: ●荧光测量法,消除了水气干扰. ●碳氢隔膜,消除了HC干扰. ●无可移动部件,增加高可靠性. ●有压力温度补偿 ●荧光探测量,使测量灵敏度高 ●结构设计坚固耐用可以安装使用于汽车,货车上 ●易于安装和维修
第四节 氧量测量
1．氧化镐
第二章 测量误差和数据处理
重点掌握测量误差的数据处理
随机误差计算
系统误差计算
误差的合成 间接测量的误差传递
第三章 温度测量及仪表
温标
– 国际实用温标、摄氏温标
热电偶温度计
– 测量原理、定律、温度补偿、计算
热电阻
– 测量原理、测量桥路
第四章 湿度测量
相对湿度定义 干湿球法湿度测量
毕托管
–
毕托管测量的是管道内的点流速，是如何 实现流量测量的？ 节流原理、流量公式推导、流量系数、节 流装置、应用计算。
节流装置（孔板、喷嘴等）
–
转子流量计
– 流量测量原理、密度校正
涡轮流量计 超声波流量计 涡街流量计
– 原理、超声波流量计的两种测量方法、涡街
流量计的信号检测
第八章
抽出式 抽出式带有抽气和净化系统，对保护氧化 镐管有利。直插式是将氧化镐管直接插入 烟道高温部分。响应时间较快。
气体组分测量与分析
数据库是利用纯物质在相同流程条件下进行 色谱分析得到。
要实现定量分析 通过测量各组分的峰面积 占总峰面积的比例。 2. 加入纯物质比对分析 比较两幅色谱峰图， 看原图中的某一峰值是否在新图中有增高。
第十一章、气体组分测量与分析 南昌大学机电工程学院
11.3 红外气体分析仪
工作原理：有些分子 为不同原子构成的多 原子气体对入射的红 外线有按波长选择性 吸收能量的特性。
2NO2 2NO+O2 仪表的输出与总的NO成正比，包括采样气体中原有的NO加
上从NO2转换来的NO, 这个总和也称为NOx。
NOx=NO+NO2
3. NO2=NOx－NO
第十一章、气体组分测量与分析 南昌大学机电工程学院
11.6 烟度测量
❖ 黑烟中所含的成分十分复杂，如内燃机排放气体中 的黑烟，除碳质成分(碳烟)外，还含有硫酸雾等液 体成分、各种金属盐类微粒、多环芳香烃等高沸点 有机成分等。
有关黑烟测量技术的发展主要有两个方面： 1. 以其中的烟气浓度(烟度)为测量对象； 2. 以其中的粒状物质成分及其含量(颗粒排放)
为测量对象。
烟度的测量方法主要有两类： 1. 利用烟气对光的吸收作用，即通过测量光从
烟气中的透过度来确定烟度的，这种方法叫透光度 法；
2.利用滤纸收集一定量的烟气，再通过比较滤 纸表面对光的反射率的变化来测量烟度的，这种方 法叫滤纸法，也称反射法。
在红外区有特定 的吸收带（波段）， 这对于某一种分子是 确定和标准的。
“物质指纹”
吸收率(%)
100
SO2 CO2
CO
CO
SO2 SO2
2 3 4 56 78 波长m
常用仪器：不分光红外气体分析仪（NDIR）
气体成分鉴定
气体成分鉴定
气体成分鉴定是一种通过分析气体组成来确定其成分和浓度的
技术。
这种技术在环境保护、化学工业、制药等领域广泛应用。
常用的气体成分鉴定方法包括质谱、红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱等。
质谱法可以通过分析气体中分子的质量来确定其成分和浓度，但需要高昂的设备和技术。
红外光谱法可以通过测量气体中分子振动的频率来确定其成分和浓度，但对于混合气体的分析比较困难。
拉曼光谱法可以通过测量气体中分子的振动和旋转来确定其成分和浓度，但对于低浓度气体的分析不够敏感。
紫外光谱法可以通过测量气体中分子吸收紫外光的能量来确定其成分和浓度，但对于高浓度气体的分析不够精确。
因此，在选择气体成分鉴定方法时需要综合考虑其优缺点和适用范围。
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(完整版)华中科技大学能源学院工程测试技术复习要点配合郑正泉版教材
工程测试技术复习要点（注意：划线和加粗字体重点关注，未划线内容也需要看一看，以防万一）第一章：仪器的精度（见课本第5页）（计算题）δ=Δmax/A o×100%其中，δ是仪器的精度，Δmax 是仪器所允许的最大误差，Ao是仪表的量程。
注意，Ao计算时，测量范围不等于量程，考虑一般在正常工作时不能超过上限的70%，所以要用测量范围除以70%得到量程。
例如，δ=0.2%时，仪表的精度等级为0.2级。
仪表的精密度表示测量值随机误差的大小和对同一量测量值的离散程度。
（选择题）多次测量误差的计算：（见课本9~11页，第14页）（计算题）标准误差：（测量次数足够多时）实际中，此时的均方根误差为：则算数平均值的标准误差为具体求法参照课本例题（14页例2），此处不具体叙述。
第二章：热电偶测温原理与计算（中间温度定律）：（见课本第22页）（计算题）当一支热电偶的接点温度分别为T1，T2时，其热电势为E AB(T1，T2)(E1)；在接点温度为T2和T3时，热电势为E AB(T2，T3)(E2)；则在接点温度为T1和T3时，该热电偶的热电势E AB(T1，T3)(E3)为前两者之和，即E AB(T1，T3) = E AB(T1，T2) + E AB(T2，T3)具体使用方法参考课本例题（22页举例）。
测量锅炉炉膛内的温度（1300度左右）可采用铱铑—铱热电偶、铂铑30—铂铑6热电偶。
（选择题）热电阻温度计计算：参照课本练习题（55页第7题），需要如下知识点：铜电阻的电阻与温度关系如下：R t=R0(1+At+Bt2+Ct3)，式中R t，R0是铜电阻的温度分别为t和0°C时的电阻值。
若在0~100°C温度范围，则可以用此公式：R t= R0（1+αt），其中α=R100/R0为电阻温度系数。
R0的大小根据分度号的下标来判断，下标带有的数字就是R0的值，如Cu50的R值为50欧，而分度号为G的为53欧。
第6章 气体成分分析
热磁式氧气分析仪的结构
目前国产按发送器的不同形式分为两种，一 种是环管式，一种是直管式。
6.3 红外气体分析仪
利用被测气体对红外线的特征吸收而对多组分混合 气体进行定量分析。它是光学仪器中的一种。目前 常用的是吸收式红外气体分析仪。 主要由光学系统和电学系统两部分组成。由上式可 见．当入射的红外辐射强度 Io和待测组份的种类 ( k λ)及其厚度l一定时，透射的红外辐射强度I仅仅 是待测组份浓度c的单值函数。因此．通过测量透 射的红外辐射强度．就可以确定待测组份的浓度。 基于这一测量原理的红外分析仪，称作不分光红外 气体分析仪，通常简称为红外气体分析仪。
四、检测器
检测器作用是鉴定从色谱柱中分离出来的各组分的性质和数量。 1.热导池检测器： 热导池的作用是将进入检测器的组分在载气中 的浓度转换成为电压信号输出，转换电路是由四根钨丝组成的一 个电桥，电桥由稳压电源供电，并把钨丝放置在热导池左右两边 的金属小室中。为了避免环境温度变化影响热导池内钨丝的散热 条件，往往也给热导池加恒温装置。热导池检测器的灵敏度定义 为单位体积载气中携带单位体积的待测组分时，检测器所产生的 毫伏数。 2.氢火焰离子化检测器： 这是一种把单位时间内流过检测器的组 分质量转换为毫伏或毫安信号输出的检测器，它的灵敏度定义为 单位时间内1克的待测组分通过检测器时，检测器所输出的毫伏数 或毫安数。这种检测器仅对气样中的有机碳氢化合物有响应，其 响应信号随着化合物中碳原子数量增多而增大，但对所有惰性气 体如CO、CO2、SO2等均没有响应。一般工作电压的选择范围在 150~250V，载气的流速与氢气的流速比例在1：1到2：1范围以 内。
i i 1 1
RT 2
由此顺磁性气体磁化率与压力成正比，而与绝对 温度的平方成反比。当压力一定时，即使是同种 物质，温度不同，恒磁场对它的作用力也不同， 这是热磁式氧气分析仪的物理基础。
解析气成分
解析气成分是指测定一个气体样品中各气体组分的含量或浓度。
这个过程通常会使用分析仪器，如气体色谱仪、气相色谱仪等来进行。
气体色谱仪是一种常用的解析气成分的仪器，它使用光学原理测定不同气体的含量。
在气体色谱仪中，样品气体被喷射到高温的碳纤维管中，在加热的过程中，不同的气体会被分解成其组分的原子或分子，这些原子或分子会在碳纤维管的表面形成一层膜。
随后，通过光学方法测量膜的厚度，就可以确定各组分气体的浓度。
气相色谱仪也是一种常用的解析气成分的仪器，它使用色谱原理测定不同气体的含量。
在气相色谱仪中，样品气体被喷射到柱子中，柱子内部包含了一种吸附剂，不同的气体在柱子中的运动速度不同，因此会在柱子中形成不同的层。
最后，通过光学方法测量各层的颜色强度，就可以确定各组分气体的浓度。
气体检测技术
1 氧气吸收量测定
反应系统总体积的测量 布氏液配制 加样品 平衡 测定 计算
2 二氧化碳放出量的测定
同时有二氧化碳的放出和氧气吸收，测 定氧气吸收可在反应瓶中央小杯加入 KOH吸收CO2；测定CO2放出量则可用 两套检压计。
原理
恒温恒容的密闭系统中， 利用气体压力的变化而测 定气体变化量的方法。
pV=nRT n=pV/(RT)=kp P－气体压强，用布氏液 柱高度h(mm)表示。1标 准大气压＝10000h 273 K为反应瓶常数 (V − Vf ) + Vf • α 273 + t k= p0
气体检测技术
利用物质在生化反应或化学反应中放出或吸收气 体的性质，通过测量气体量的变化而对物质进行 定性定量分析的技术。 广泛应用于细胞呼吸、酶反应动力学、氧化还原 反应以及氨基酸、酮酸、尿素等的测定。 检测的气体主要有氧气、二氧化碳、氮气。 常用仪器：华勃氏呼吸仪、范•斯莱克检测仪
华勃氏呼吸仪检压法
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1 气相色谱分析法
1 概述
又称层析分析法，是分离、测定多组分混合物的 极其有效的分析方法。
基于不同物质在相对运动的两相中具有不同的分 配系数，当这些物质随流动相移动时，就在两相之 间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差 异的各组分得很好地分离，依次送入检测器测定
按两相所处的 状态分类
气相色谱法 气体为流动相
1 气相色谱分析法
目前用于烟气分析的吸附剂主要有： GDX型高分子多孔微球：104、105型 分子筛：5A、13X型；分离N2，O2，吸附CO2后 失效。 硅胶：多孔硅胶DG－1型；分析CO2效果好。 活性炭： N2、CO2、CH4 炭分子筛：聚偏氯乙烯灼烧制成的多孔碳黑小 球。 N2、O2、CO2、CO等。活性碳；
1 气相色谱分析法
a、热导池检测器: 不同物质具有不同 的热导系数。 当被测组分与载 气的热导系数不同 时，电桥输出不平 衡信号。 几乎对所有的物 质都有响应，是目 前应用最广泛的通 用型检测器。
1 气相色谱分析法
b、氢火焰离子化检测器（FID） 目前测定排气中碳氢化合物的最有效的方法。可达ppb 数量级，灵敏度高，对环境温度及大气压力不敏感。 大多数有机碳氢化合物在氢火焰中产生大量电离现象 来测定HC。电离度与引入火焰的碳氢化合物分子中碳 原子数成正比。 对不同类型烃没有选择性，只测HC总量，ppmC表示。 灵敏度高，比TCD高约1000倍；线性范围宽，达107； 结构简单，响应时间短 缺点：不能检测永久性气体、水、一氧化碳、二氧化 碳、氮的氧化物、硫化氢等物质。
1 气相色谱分析法
2
3
456 8
1
7
气相色谱过程示意图
由高压钢瓶1供给的流动相载气。经减压阀2、净化器3、流量 调节器4和转子流速计5后，以稳定的压力恒定的流速连续流过 气化室6、色谱柱7、检测器8，最后放空。
1 气相色谱分析法
色谱柱 核心部件。一般由玻璃管、不锈钢管或铜管制成。 管内径为2～6mm，长几厘米到几米，填充固定相。 固定相：表面有吸附物质作用的吸附剂，要求对各 组分有效地分离。 分离地效果与吸附剂本身的性质有关以外，一般来 说，吸附剂的颗粒越小，色谱柱越长，直径越小分 离效果越好。但色谱峰的峰值越小，仪器的灵敏度 低。
1 气相色谱分析法
待分析气样的介质（流动相）流过对气样的不同成分有 不同的吸附或溶解作用的固定相，气样各成分被分离
1 气相色谱分析法
色谱图 在检测室中对分 离的单一成分依 次测量，输出的 是按时间分布的 幅值不同的一组 信号
国产气相色谱仪
色谱图界面
1 气相色谱分析法
2 气相色谱仪组成： Ⅰ 载气系统：气源、气体净化器、供气控制阀门 和仪表。 Ⅱ 进样系统：进样器、汽化室。 Ⅲ 分离系统：色谱柱、控温柱箱。 Ⅳ 检测系统：检测器、检测室。 Ⅴ 记录系统：放大器、记录仪、色谱工作站。
试样燃烧发生电离 正离子 负离子和电子 收集极 极化极
微电流 输出信号与组分 的质量或正比
1 气相色号峰值对应的时间称为滞留
时间。测出滞留时间就可以确 定相应信号所代表的物质，根 据色谱峰的位置（滞留时间） 可以进行定性分析。
根据色谱峰的面积或峰高可以 进行定量分析，浓度用各信号 曲线包围的面积与全部信号曲 线包围的面积表示。
第六章 气体成分分析
成分分析即检定、测量物质组成、特性及结构。 在动力工程领域的应用： 热力机械(锅炉、燃气轮机、内燃机等)排放的烟 气成分分析及其燃烧效率测定； 对自动控制系统有十分重要的意义。 烟气成分自动分析就能连续监视燃烧质量，实时控 制燃料与空气的比例，燃烧维持在良好的状态。
环境监测 如各国汽车排放标准所规定的各种有害成分的具 体限额与汽车行驶试验规范。 涉及的物理与化学原理广泛。 从原则上说，混合物中各组分的任何物理化学性 质的区别都可作为分析的基础。如 物质的电磁学性质 热物理性质 电学性质 辐射能的作用性质等
局限性：如果没有标准的样品供对照，在定性方 面将存在很多困难。
弥补办法：色谱-质谱、色谱-红外光谱、色谱-原 子吸收光谱
2 氧气分析仪
现代内燃机和锅炉运行过程中，根据燃烧排放物中 的O2含量或CO2含量来判断过量空气系数，控制燃 料与空气的比例，维持良好的燃烧。
O2含量与过量空气系数之间的函数关系呈单值性， 测量氧含量的仪器称作氧量分析仪，或氧量计。常
用的有氧化锆氧量分析仪和磁性氧量分析仪，前者 具有结构简单、信号准确、使用可靠、反应迅速等 一系列优点，应用范围广泛。
2 氧气分析仪
一、氧化锆氧量分析仪 工作原理：利用氧化锆浓差电池所形成的氧浓差电 动势与O2含量之间的量值关系进行氧含量测量的。 普通氧化锆(ZrO2)系固体电解质 试验研究证明，若在普通氧化锆中掺入一定数量 的其他低价氧化物，如氧化钙(CaO)等，则不仅提高 了晶体的稳定性，而且还因为生成氧离子空穴，使 氧离子空穴浓度大大增加。 当温度升高到800℃左右时，即成为一种良好的氧 离子导体。
气-固色谱法 气-液色谱法
液相色谱法
液-固色谱法
液体作为流动相 液-液色谱法
1 气相色谱分析法
分配系数：在一定温度和压力下，组分在固定相和 流动相间达到分配平衡时的浓度比值，用K表示。
K = cs cm
cs、cm分别为组分在固定相和流动相的浓度（g/ml)； 分配系数K取决于组分及两相的性质，并随柱温、 柱压变化而变化。 分配系数大的成分不易被流动相带走，在固定相中 的停留时间长；反之……
1 气相色谱分析法
气相色谱检测器： 鉴定从色谱柱中分离的各组分的性质和数量。根据响 应原理的不同可分为： 浓度型检测器：测量的是载气中某组分瞬间浓度的 变化，即检测器的响应值和组分的瞬间浓度成正比。 如热导池检测器（TCD）和电子捕获检测器（ECD） 质量型检测器：测量的是载气中某组分质量比率的 变化，即检测器的响应值和单位时间进入检测器的组 分质量成正比。如氢火焰离子化检测器（FID）和火 焰光度检测器（FPD）
根据色谱峰的展宽程度，可以 对某物质在实验条件下的分离 特性进行评价。
1 气相色谱分析法
优点： 分离效能高，如使用100米长的毛细管柱，2小 时内从某样品中分析出近300个组分。 高选择性，它可以对同位素、空间异构体、光 学异构体进行有效的分离 分析速度快，一般分析时间为几分钟到几十分 钟，快速分析时，1秒内可分析7个组分。