气体分析仪表及过程成套分析系统选型和应用46页PPT

O2
保险粉 （Na2S2O4） 蒽醌-β -磺酸 钠作催化剂 氯化亚铜 氨溶液
2Na2S2 O 4 O 2 2H2 O 4NaHSO3
CuCl 2 2CO Cu 2 Cl 2 2CO
Cu 2Cl2 2CO 4NH3 2H2O CuCOONH4 CuCOONH4 2NH4Cl
第5章 气体分析
§1 概述
§2气体的化学分析法 §3 气体分析的仪器
一、概述
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废气；燃料燃烧后也
产生废气（如烟道气）；生产厂房空气中常混有
一定量生产气体。
所以工业气体共分四大类： 1.化工原料气 2.气体燃料 3.废气 4.厂房空气
化工原料气是无机、有机合成的重要原料，主要有：
气体容量法 吸收法 气体容量滴定法 气体重量法 分两大类 爆烧法 燃烧法 缓燃法 氧化铜燃烧法
一、 化学吸收法
（一） 气体容量法（或气体吸收体积法）
1．原理：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
CO 2 烯（乙、丙、丁） 不饱和烃 炔（乙） 苯、甲苯 吸收容量法 吸收法 煤气主要成分 O 2 CO CH 4 燃烧法 H 2 N 不被吸收，不能燃烧 2
煤气中各种成分的吸附剂及吸附顺序表
成分 CO2 吸附剂 33%KOH 反应 顺 序 (1)
CO 2 2KOH K 2 CO3 H 2 O
饱和溴水 CH 2 CH 2 Br2 CH 2 Br CH 2 Br (l ) (臭) CH CH 2Br2 CHBr2 CHBr2 (l ) （石蜡封口） 加成反应 苯缓慢溶解于溴水，不与之反应 CnHm 浓硫酸、 2亚乙基酸钠 Ag2SO4或 CH CH 2H 2SO 4 CH（OSO2 OH） HgSO4作催 C 6 H 6 H 2SO 4 C 6 H 5SO 3 H H 2 O 化剂 强氧化性磺化反应

《气体分析》PPT课件
欢迎大家来到《气体分析》PPT课件。通过本课件，我们将一起探索气体分 析的基本原理、方法和应用领域，并展望未来的发展趋势。
什么是气体分析？
气体分析是研究气体成分和性质的科学与技术，通过分析和测定普通空气中的气体成分，以及工业过程、环境 监测、生命科学等领域中的气体特性，从而为相关应用提供支持。
测定气体成分的方法
光谱法、色谱法、质谱法、散射法等是常用的测定气体成分的方法。
测定气体性质的方法
压力测量、温度测量、流量测量等是常用的测定气体性质的方法。
气体分析的应用
气体分析在多个领域中具有广泛的应用。
1 工业过程中的应用
气体分析用于工业生产过程中的质量控制、安全监测等方面。
2 环境监测中的应用
气体分析的原理
气体分析基于不同的原理和方法进行，旨在准确测定气体成分和性质。
1
基本原理
气体分析基于光谱法、色谱法、质谱法等基本原理进行，通过测定光谱、色谱、质谱等信号 来分析气体成分。
2
分类Leabharlann 气体分析可分为定性分析和定量分析，根据分析目的选择合适的方法进行。
气体分析的方法
气体分析采用多种方法来测定气体成分和性质。
气体分析用于环境监测，帮助监测大气污染、气候变化等现象，保护环境。
气体分析的未来展望
气体分析具有广阔的前景，有着许多发展机遇。
前景
气体分析将在新能源、环保技术等领域中发挥更大 的作用。
技术的发展趋势
气体分析技术将更加智能化、高效化，并与大数据、 人工智能等技术相结合。
结语
通过本课件，我们希望能够增加大家对气体分析的了解，并提高对气体分析 技术在各个领域中的重要性的认识。

灵敏度迁移：≤1％测量值/周 二、红外分析仪基本原理
主要测量CO、CO2、NO、SO2、CH4、CmHn等气体。 红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
分辨率：≤0.5% 量程 二、红外分析仪基本原理
二、红外分析仪基本原理
T90：与测量室长度和样气管线流量和电子响 应时间有关。
波段，所以不能用红外气体分析仪来测量。
红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
重复性：≤0.5% 量程 红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
二、红外分析仪基本原理
气体吸收了红外线光谱的辐射能后，一部分可转变成热能，使温度升高。
6.2
气体
CH4 C2H2 C2H4
吸收波长 λ/μm
3.3 , 7.7
3.7
10.5
二、红外分析仪基本原理
同一原子组成的双原子气体，如N2、 O2、Cl2、H2等，以及各种惰性气体，如Ne、Ar 等，由于在1～25µm的波长范围内没有特征吸 收波段，所以不能用红外气体分析仪来测量。
三、典型分析仪（ABB Uras 26）
红外线气体分析仪篇
一、红外线的基本知识
红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光 大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
波长为～420µm 之间。
二、红外分析仪基本原理
各种多原子气体（CO,CO2,CH4等）对红外线这一 段电磁波的辐射都能具有一定的吸收能力，而且这种 吸收能力对波长具有选择性，只有当红外光谱中某一 段光谱的频率与物质分子本身的频率一致时，该物质 分子才吸收这一段红外光谱的辐射能。我们把能吸收 的这一段红外线光谱称为该气体的特征吸收波段。气 体吸收了红外线光谱的辐射能后，一部分可转变成热 能，使温度升高。红外线光谱的辐射又特别显著，这 就能让我们利用各种元件，如热电堆、热敏电阻等去 测量红外线辐射能的大小。

〔5〕碘溶液 SO2的常用吸收剂
碘能氧化复原性气体，分析前应将试样中的 复原性气体如H2S除去。
〔6〕亚铜盐溶液
亚铜盐的盐酸溶液或亚铜盐的氨溶液是CO的吸收剂。 CO与氯化亚铜作用生成不稳定的络合物Cu2Cl2·2CO。
Cu2Cl2 + 2 CO === Cu2C12·2CO 假设在氨性溶液中，那么进一步发生反响。
Cl2 C2l2K I2KC I2l(定量) 析I出 2 2N 2 S 2 O 3 a N 2 S 4 a O 6 2NaI
H2O2 吸收
SO2
S2 O H 2O H 2S3 O H 2 S 4 O 2N 标 ) a N O 准 2 S 4 a H O 2 H 2 O (
H 2 S3 O H 2 O 2 H 2 S4 O H 2 O
CO2 CnHm O2
CO CH4 H2 N2
编 号
KOH (33%) √
(1)
饱和溴水
√ √ (2)
焦性没食子
酸的碱溶液 √
√
(3)
氯化亚铜 氨溶液
√
√
√
√
(4)
燃烧法
√ √ √ √ √ √ (5)
√表示发生了相互作用或干扰； 表示不干扰
规律总结：
(1) KOH溶液只吸附CO2； (2) 饱和溴水只吸附不饱和烃，其他的不干扰，但是 要用碱溶液除去吸附时混入的溴重气，此时CO2也 被吸附故排在KOH之后； (3) 焦性没食子酸的碱溶液能吸附碱性气体CO2，所 以排在KOH之后； (4) 氯化亚铜氨溶液不但吸附CO而且吸附CO2 、O2、 CnHm等，故应为第4位。
➢气体分析意义
1.化工原料气 掌 握 成 %分 分析正确配料；

第15页/共105页
16
气体分析仪器的组成
刻度盘上的指针每转一圈一般为5L、10L。流量 针上附有水平仪，底部装有螺旋，以便调节流 量针的水平位置。另外还有压力计和温度计， 用以测量通过气体的温度，压力计是用以调节 通过气体的压力与大气的压力相等，便于体积 换算。湿式流量计的准确度高，但测量气体的 体积有一定限额，并且不易携带。
第30页/共105页
31
气体分析仪器的装置
苏式气体分析仪，是由1支双臂式量气管 、7个吸收瓶、1个氧化铜燃烧管和1个缓燃 管等组成。它可进行煤气全分析或更复杂 的混合气体分析。仪器构造复杂，分析速 度较慢；但精度较高，实用性较广。
第31页/共105页
32
气体分析仪器的装置
第32页/共105页
33
第35页/共105页
36
8.3 气体化学分析法
➢吸收法 ➢燃烧法 ➢气体分析其他方法
第36页/共105页
37
吸收法
气体化学吸收法应包括吸收体积法、吸 收滴定法、吸收称量法和吸收比色法等。
第37页/共105页
38
吸收法
（1）原理 利用气体的化学性质，使气体混合物和
特定的吸收剂接触。吸收剂与混合气体中 待测组分气体定量地发生化学吸收作用（ 而不与其他组分发生任何作用）。当吸收 前、后的温度及压力保持一致时，则吸收 前、后的气体体积之差即为待测气体的体 积。
26
气体分析仪器的组成
样式与吸收瓶相似，也分作用部分与承受部分， 上下排列。可燃性气体在作用部分中燃烧，承受 部分用以承受自作用部分排出的封闭液。管中有 用于加热的一段铂质螺旋丝，铂丝的两端与熔封 在玻璃管中的两条铜丝相连，铜丝的另一端通过 一个适当的变压器及变阻器与电源相连，混合 气体引入作用部分，通电后铂丝炽热，混合气 体在铂丝的附近缓慢燃烧。

第六节 气体成分分析仪表
►单原子分子气体与无极性得双原子分子气体不吸收红外 线,而具有异核分子得大多数气体在某些特定得波长下对 红外线有强烈得吸收
►气体吸收了红外线辐射以后,温度升高使压力(体积)增加 ►气体对红外线得吸收遵循朗伯—比尔定律,即
I ►检测原理
▪ 在电池得负极: 2O2 O2 px 4e
▪ 电池反应:
O2 pR O2 px
▪ 浓差电势得大小可由能斯特公式决定:
E RT ln pR nF px
▪ pR为参比气体氧分压,一般用空气作参比气体,则pR ＝21000Pa(视地区环境不同)
第六节 气体成分分析仪表
►氧化锆探头与变送器
四、红外式气体分析仪
►气体对红外线得吸收
▪ 红外线就是指波长为0、76～1000μm范围内得电 磁波。既然它就是一种电磁波,因此它具有折射、 反射、散射、干涉与吸收等性质。红外线气体成 分检测主要就是利用红外线得吸收性质。归纳起 来具有以下特点:
►同种气体对红外线得吸收能力因红外线得波长不同而 不同。
▪ 下面我们以CO2红外线气体成分检测器得工作原 理。它就是双光束测量系统,灯丝通电后发出两束 强度几乎相等得红外线,波长一般在3～10μm,灯 丝一般采用镍铬合金丝。光路中装有切光片,可连 续遮段光源
▪ 为了简便起见,首先讨论一下切光片不动,并且没 有遮断光路得情况。一束红外线经过参比室,到达 检测器得左气室;另一束经过工作气室,到达检测
第六节 气体成分分析仪表
▪ 氧化钙固溶在氧化锆中,其中Ca＋2置换了Zr＋4得位 置,而在晶体中留下了氧离子空穴。空穴得多少与 掺杂量有关
▪ 如果在一块ZrO2电解质得两侧分别附上一个多孔 铂电极,若两侧气体得含氧量不同,则在两电极间 就会出现电势,该电势称为浓差电势

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）。如果吸收前后
的温度及压力一致，则吸收前后的体积之差 即为被测组分的体积。
原理：
吸收 混合气 仪器(特定试剂) 被测物与试剂反应 产生 定 体积差
根据吸收前后体积之差=被测组分体积计 算出体积比（V/V）的分数
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。
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。
CO 氯化亚铜 盐酸溶液 CH4 燃烧法测无适当 的吸收剂
CuCl CO H2O Cu（CO)Cl H2O
CH4 2O2 CO2 2H2O
V缩 2VCH4
H2
海绵状钯 （吸收）
常用燃烧法
3 2H 2 O 2 2H 2 O V缩 VH 2 2
N2
剩余部分
VN2 V总 -V其它
的比例关系，由测定得V缩、VO2或VCO2计算V可燃从而
求得其含量。 V可燃与V缩、VO2或VCO2有一定的比例关系，是 计算的依据，也是燃烧法的主要理论依据。
例1，以氢气燃烧为例找出比例关系：
2H 2 (可燃性气体) O 2 2H 2 O(l )
VH 2 2 解： ＝ V缩 3
VH 2 2 ＝ VO2 1
编 号 (1) (2) (3) (4)
√ √ √ √
√ √
焦性没食子 酸的碱溶液
氯化亚铜 氨溶液

三、检测仪的使用
便携式硫化氢检测仪的使用： 电量，如果电量低时，仪表发出低电量警报，持续30 分钟。 4：更换电池：当电池电量过低时，仪表发出声光报警8 次， 显示屏显示LOW，3 秒钟后，仪表停止正常工作，这时要对仪表 更换电池。确认仪表处于关机状态下，打开四个固定螺钉，小 心打开机盖，按电路板上的极性标记，换好新电池。切勿装反。 5： 同时按〇△键后可查看TWA 及MAX。 6：如果需要仪表在正常工作时发出提示，在开机时同时按① 键及〇键，这样仪表在正常工作状态每隔5秒钟鸣响一次，以提 醒使用者在工作状态下，要取消该功能，只需先关机再重开机 即可。
在超过满
四、使用中的注意事项
四、使用中的注意事项
五、常见故障及原因分析
1、按“OK”键无法开机 原因分析：
（1）未装电池或电池没电 （2）电池电量低，仪器报警然后停机，应按型号更换电池 （3）仪器按键损坏；按键导电膜脏与电路板接触不良。 （4）主板电路损坏，原因是更换电池时，固定螺丝未拧紧，
以致于进水短路，需返厂维修 （5）液晶显示屏因磕碰、短路等原因损坏无法显示 （6）使用过程中，频繁调整按键，造成仪器功能程序紊乱
三、检测仪的使用
2、便携式可燃气体检测仪的使用： 1：按①启动检测仪，检测仪开始自测。 2：检测仪显示屏显示所有显示项。 3：听觉告警发出嘟声，视觉告警闪亮。 4：检测仪迅速开启背部照明； 5：显示屏显示下限、上限告警设定点。 6：检测仪开始30 秒倒计时，此时检测仪测试传感器和电池。 7：如果传感器测试失败，听觉告警发出缓慢的调制音，视 觉告警缓慢闪亮。
五、常见故障及原因分析
3、仪器后盖螺钉内方损坏： 原因分析：更换电池时未使用专用六方扳杆拆卸后盖螺
丝 4、显示屏不清晰：使用中显示屏刮蹭，造成清晰度下降 5、仪器外壳裂：应避免磕碰

经调查发现，事故原因是设备 老化、维护不当导致气体管道 破裂。
消防、环保等部门迅速赶到现 场，使用气体安全检测仪器检 测泄漏气体的种类和浓度，采 取措施控制泄漏源，并对泄漏 气体进行处置。
事故暴露出企业对设备维护管 理不到位、安全意识薄弱等问 题。应加强设备巡检、完善安 全管理制度、提高员工安全意 识等措施，预防类似事故再次 发生。
供数据支持。
水质监测
在水质监测中，气体安全检测仪器 用于检测水体中的有害气体和氧气 含量，确保水质安全。
土壤监测
在土壤监测中，气体安全检测仪器 用于检测土壤中的有害气体和挥发 性有机物，评估土壤污染状况。
公共安全中的应用场景
消防救援
在消防救援中，气体安全检测仪器用于快速检测火灾现场的有毒 有害气体和氧气浓度，为救援提供科学依据。
05
气体安全检测仪器操作规范与注意事
项
操作规范
根据检测需求选择合适的检 测模式和量程，避免超量程
使用。
仪器使用前应检查电源、气 源是否正常，确保仪器处于
良好工作状态。
01
02
03
严格按照仪器说明书进行操 作，遵循操作步骤，避免误
操作。
检测过程中应保持仪器稳定， 避免剧烈震动或撞击。
04
05
检测结束后，及时关闭仪器， 断开电源，整理存放。
注意事项
01
仪器应存放在干燥、无 尘、无腐蚀的环境中， 避免阳光直射和高温。
02
定期对仪器进行校准和 维护，确保仪器准确性 和可靠性。
03
对于有毒、有害、易燃 易爆气体，应选择经过 认证的合格仪器，并注 意个人防护。
04
仪器出现异常或故障时， 应及时停止使用，联系 专业人员进行维修。

05
气体分析的未来发展与挑战
气体分析技术的创新与突破
创新检测方法
新型传感器
开发更快速、准确和灵敏的气体分析 检测方法，以满足不断变化的需求。
研发具有更高选择性、稳定性和寿命 的气体传感器，提高气体分析的准确 性和可靠性。
智能化技术
利用人工智能、机器学习等技术提高 气体分析的自动化和智能化水平，降 低人为误差。
日常维护
定期清洗仪器内部管道、检查气路密封性、校准仪器等，保持仪器处 于良好状态。
常见故障排除
遇到问题时，应先检查仪器是否正常、气路是否畅通、试剂是否过期 等常见问题，如无法解决，应及时联系专业人员进行维修。
化验室气体分析仪器的校准与标定
校准
使用已知浓度的标准气体对仪器 进行校准，以确保仪器测量结果 的准确性。校准周期根据仪器使 用频率和稳定性而定。
根据实验结果和结论，撰写详 细的实验报告，并按照要求进
行格式化和排版。
04
气体分析在各领域的应用
气体分析在环保领域的应用
空气质量监测
通过气体分析技术监测大气中的 污染物浓度，如二氧化硫、氮氧 化物、颗粒物等，评估空气质量 状况，为环境保护提供科学依据
。
排放源监测
对工业排放源进行气体分析，检 测废气中的有害物质，确保企业 遵守环保法规，控制污染物排放
详细记录实验过程中的数据和 现象，为后续的数据处理和分
析提供依据。
实验数据处理与分析方法
数据处理
对实验数据进行整理、计算和 校准，确保数据的准确性和可
靠性。
数据分析
采用适当的方法对实验数据进 行统计分析，以得出实验结论 。
结果评估
对实验结果进行评估，判断其 准确性和可靠性，并提出改进 意见。

质量型检测器的响应信号E与单位时间进入检测器的某组分质量成正比： E α dm/dt
质量型检测器测得的峰高表示组分单位时间内通过检测器的质量，峰面积表示组分的 总质量。峰高随着流速增加而增大，峰面积基本不变。适合检测器的有FID、FPD、MSD.
25
性能评价
对检测器的性能评价通常要求灵敏度高、检测限低、体积小、响应迅 速、线性范围宽等。 1、响应值（灵敏度）S：在一定范围内，响应信号E与进入检测器的物质 的质量m呈线性关系。
28
2、气体压力控制 气体具有稳定的流速是GC分析定性定量分析的前提和保证。GC
中气体流速的控制是通过气体压力的控制来完成的。电子压力控制 （EPC）是目前有效控制气相色谱仪中气体压力的重要部件。 3、数据采集和处理 硬件：是指信号采集器，可将色谱仪检测器输出的模拟信号转变为 计算机能够接受的数字信号，起着计算机与色谱仪之间的桥梁作用。 软件：是指接受由硬件传来的色谱信号采样数据，并实现谱图显示、 色谱峰检测和基线矫正、定量计算、打印报告等功能的计算机程序。
27
五、控制系统和数据处理系统
1、温度控制 气相色谱仪的气化室、色谱柱箱、检测器等都需要进行温度设定和控制。 气化室温度一般在250~300度。在保证样品组分能瞬间气化的前提下，应尽量降 低气化室温度，以延长隔垫等的使用寿命。 色谱柱的温度设定要低于色谱柱的最高使用温度，在保证组分分离的前提下，应 尽可能降低色谱柱的使用温度，以减少高温可能带来的固定相的流失和柱效下降。 检测器温度的设要保证呗分离组分到达检测器时不被冷凝。
19
常见GC进样口和进样技术的特点
20
21
三、分离系统
分离系统由色谱柱组成。色谱柱是色谱仪的核心，在此处完成样品组分的分离。 根据固定相状态的不同，气相色谱分为气—固色谱和气液色谱。

（2）待分析组分与其余组分的导热系数相差很 大，以保证仪器有较高的灵敏度。
返回
上一页
下一页
精选ppt
8
8.2.2 热导池（检测器）
1. 热导池的工作原理 2. 影响热导池特性的因素 3. 热导池的结构
返回
上一页
下一页
精选ppt
9
1. 热导池的工作原理
热 导 池 结 构 示 意 图
返回
上一页
下一页
8.2 热导式气体分析仪器
8.2.1 基本原理 8.2.2 热导池（检测器） 8.2.3 测量电路 8.2.4 热导式气体分析仪的应用
返回
上一页
下一页
精选ppt
2
8.2.1 基本原理
对于多组分气体，由于组分含量不同，混合气 体导热能力将会发生变化。根据混合气体导热 能力的差异，就可以实现气体组分的含量分析。
一氧化碳 氨 氩
氧化亚氮 二氧化碳
硫化氢 二氧化硫
氯 甲烷 乙烷 乙烯 二乙醚 丙酮 汽油
1.000 7.130 1.991 1.015 0.998 0.964 0.897 0.685 0.646 0.614 0.538 0.344 0.322 1.318 0.807 0.735 0.543 0.406 0.370
dm
dC1
1 2
仪器的灵敏度与两个组分导热系数之差成正比， 即两组分导热系数相差越大，仪器的灵敏度就越高。
返回
上一页
下一页
精选ppt
7
对于烟气和大多数多组分混合气 体，各组分之间满足：
（1）除待分析的组分外，其余组分的导热系数 相等或接近，即接近的程度越高，仪器的测量 精度越高。若个别气体的值与其它背景气体的 值相差较远时，则被视为干扰成分，在分析之 前要去掉。

谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
气体分析仪表及过程成套ຫໍສະໝຸດ 析系统选型和 应用11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。