天然氣氧含量的測(cè)定電化學(xué)法VIP

II天然氣氧含量的測(cè)定電化學(xué)法1范圍本文件描述了采用電化學(xué)傳感器法測(cè)定天然氣中氧含量的方法，包括原理、試劑材料、儀器、取樣、測(cè)定步驟、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、精密度等內(nèi)容的具體要求。本文件適用于天然氣及類(lèi)似氣體中氧含量的在線(xiàn)和離線(xiàn)檢測(cè)，測(cè)定范圍為0.0001%~1.0%（體積分?jǐn)?shù)）。對(duì)超出本文件測(cè)定范圍的氧含量，其精密度要求本文件未做規(guī)定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T7665傳感器通用術(shù)語(yǔ)GB/T13609天然氣取樣導(dǎo)則3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1電化學(xué)傳感器electrochemicalsensor利用被測(cè)量的電化學(xué)反應(yīng)，將其變化轉(zhuǎn)換成電位變化、電流變化或者電導(dǎo)率變化的傳感器。[來(lái)源：GB/T7665-2005，3.1.26]4原理在一定壓力和流速條件下，樣品氣中的氧分子擴(kuò)散到電化學(xué)傳感器的氧電極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)與氧濃度成正比的電流信號(hào)。通過(guò)對(duì)比待測(cè)樣品和已知氧含量的標(biāo)氣樣品的電信號(hào)輸出，即可得到待測(cè)樣品的氧含量。對(duì)于鉛做陽(yáng)極的電化學(xué)反應(yīng)式如下：O2+2H2O+4e-→4OH-（陰極反應(yīng)）2Pb+4OH-→2PbO+2H2O+4e-（陽(yáng)極反應(yīng)）2Pb+O2→2PbO（總反應(yīng)式）5試劑與材料5.1氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：宜采用甲烷中氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。5.2堿吸收液：采用可吸收硫化氫的化學(xué)試劑配制堿吸收液對(duì)反應(yīng)后排出的樣品氣進(jìn)行吸收。6儀器6.1概述儀器的主要構(gòu)成如圖1所示。過(guò)濾單元元壓力控制單元元流量控制單元元傳感器元電路元件元數(shù)據(jù)顯示元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元前處理系統(tǒng)氧分析儀6.2氧分析儀過(guò)濾單元元壓力控制單元元流量控制單元元傳感器元電路元件元數(shù)據(jù)顯示元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元前處理系統(tǒng)氧分析儀6.2.1傳感器：采用能夠?qū)ρ跤许憫?yīng)且適用于天然氣分析的電化學(xué)傳感器。6.2.2流量控制單元：配置流量計(jì)，顯示進(jìn)樣流速，根據(jù)儀器的操作要求進(jìn)行流量控制，一般為0.5L/min~2L/min。6.2.3電路元件：采用各種電路系統(tǒng)將放大和過(guò)濾電化學(xué)傳感器產(chǎn)生的電流信號(hào)，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。6.2.4數(shù)據(jù)顯示單元：直接顯示樣品氣中的氧含量體積分?jǐn)?shù)。6.2.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元：配有內(nèi)置存儲(chǔ)器，可將分析數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在儀器內(nèi)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)連接線(xiàn)等將數(shù)據(jù)導(dǎo)至電腦上?？筛鶕?jù)不同儀器的設(shè)置及配置要求，設(shè)置合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)間隔。6.3前處理系統(tǒng)6.3.1過(guò)濾單元：根據(jù)待測(cè)樣品氣體類(lèi)型，選擇是否采用顆粒物過(guò)濾器或膜過(guò)濾器，過(guò)濾孔徑不大于1μm，保證進(jìn)入分析儀的樣品不含液體及顆粒物。6.3.2壓力控制單元：采用金屬隔膜的氣體減壓器，按照儀器的操作要求控制進(jìn)樣壓力一般不超過(guò)0.1MPa。7取樣7.1按照GB/T13609的要求進(jìn)行取樣。7.2取樣及進(jìn)樣管線(xiàn)的材質(zhì)應(yīng)為不銹鋼材質(zhì)，需要密封時(shí)密封件的材質(zhì)應(yīng)為不銹鋼材質(zhì)。8測(cè)定步驟8.1準(zhǔn)備將高純氮?dú)猓?.2）與氣體減壓器連接，然后進(jìn)入分析儀，按照儀器的操作要求，調(diào)節(jié)進(jìn)樣壓力和流速，并對(duì)進(jìn)樣管路的連接處進(jìn)行檢漏。吹掃進(jìn)樣管路至少2分鐘后，進(jìn)入儀器測(cè)量狀態(tài)。觀(guān)察儀器讀數(shù)，當(dāng)讀數(shù)高于預(yù)期值時(shí)，表明進(jìn)樣系統(tǒng)有泄漏。8.2標(biāo)定8.2.1方法根據(jù)待測(cè)樣品的濃度范圍選擇合適濃度的氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照儀器操作要求進(jìn)行單點(diǎn)標(biāo)定。也可選擇合適的3～4個(gè)不同濃度的氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行函數(shù)擬合得到標(biāo)定曲線(xiàn)。8.2.2頻率根據(jù)用戶(hù)的需求及儀器的使用狀況對(duì)儀器進(jìn)行定期標(biāo)定。8.2.3步驟按照儀器的操作要求，將氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（5.1）與分析儀連接，調(diào)節(jié)進(jìn)樣壓力以及流速，吹掃進(jìn)樣管路及儀器應(yīng)至少2分鐘。樣品進(jìn)入分析儀，調(diào)整儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，待顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，按照儀器的操作要求完成標(biāo)定。8.3樣品分析根據(jù)氣質(zhì)特點(diǎn)選擇是否需要接過(guò)濾器。然后將樣品與氣體減壓器進(jìn)行連接，進(jìn)入分析儀。按照儀器操作要求調(diào)節(jié)進(jìn)樣壓力及流速，吹掃進(jìn)樣管路及儀器至少2分鐘。調(diào)整儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，開(kāi)始樣品分析。9試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理當(dāng)儀器顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，每隔30秒讀數(shù)一次，至少連續(xù)讀取三次讀數(shù)，取兩次結(jié)果的的平均值，作為測(cè)定結(jié)果。其有效位數(shù)與所用氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的有效位數(shù)一致。10精密度10.1重復(fù)性在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的差值在95%置信水平下不應(yīng)超過(guò)表1所示的重復(fù)性限。10.2再現(xiàn)性在再現(xiàn)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的差值在95%置信水平下不應(yīng)超過(guò)表1所示的再現(xiàn)性限。表1精密度單位：體積分?jǐn)?shù)氧含量x的范圍重復(fù)性限再現(xiàn)性限1×10-6≤x＜10×10-60.06×10-60.72×10-610×10-6≤x＜100×10-60.31×10-61.67×10-610