O analisador de oxigênio é um instrumento usado para medir a concentração de oxigênio em um gás. O método de análise de oxigênio baseia-se principalmente em diferentes princípios de técnicas de detecção de gases para determinar a concentração de oxigênio. Métodos comuns de análise de oxigênio incluem:
1. Lei eletroquímica
Os analisadores de oxigênio eletroquímicos baseiam-se no princípio da reação eletroquímica e usam a redução ou oxidação do oxigênio no eletrodo para gerar mudanças de corrente ou tensão, medindo assim a concentração de oxigênio no gás.
Princípio de funcionamento:
Os sensores eletroquímicos geralmente consistem em dois eletrodos (eletrodo de trabalho e eletrodo de referência) e uma solução de eletrólito. Quando o gás passa pelo eletrodo, as moléculas de oxigênio reagem de redução no eletrodo de trabalho para gerar corrente.
A intensidade dessa corrente é proporcional à concentração de oxigênio e, medindo as mudanças na corrente, a concentração de oxigênio no gás pode ser calculada com precisão.
Características:
Alta sensibilidade para detecção de baixas concentrações de oxigênio (por exemplo, monitoramento ambiental).
Resposta rápida e adequada para detecção em tempo real.
Aplicável para medição de concentrações de oxigênio em ambientes de mistura de vários gases.
Método de condutividade térmica (Método de condutividade térmica)
A condutividade térmica varia para medir a concentração de oxigênio com base na condutividade térmica do gás. A condutividade térmica do oxigênio é diferente de outros componentes do ar (como nitrogênio, dióxido de carbono, etc.), e este princípio é usado para a detecção de oxigênio.
Princípio de funcionamento:
O sensor de condução térmica é composto por dois termopares e um elemento de aquecimento. Em torno do elemento de aquecimento, os sensores monitoram as mudanças de temperatura dos gases de acordo com a diferença de condutividade térmica dos diferentes gases.
A condutividade térmica do oxigênio no ar é diferente de outros gases (por exemplo, nitrogênio, dióxido de carbono, etc.), por isso a concentração de oxigênio pode ser calculada medindo as mudanças de temperatura dos sensores.
Características:
Não é consumível e não requer reações químicas, portanto, a vida útil do sensor é maior.
É extremamente sensível às diferenças de condutividade térmica do gás e pode medir rapidamente a concentração de oxigênio.
Aplicável a ambientes de gás com alta concentração de oxigênio.
Método de resistência (Método de óxido de zircónio)
O método de resistência mede principalmente a concentração de oxigênio através da cerâmica de óxido de zircónio (ZrO2) que reage com oxigênio a altas temperaturas.
Princípio de funcionamento:
Os eletrodos de zircónio são condutores elétricos ao oxigênio a altas temperaturas. Quando o oxigênio passa pelo material de zircónio, as moléculas de oxigênio são adsorvidas e ionizadas na superfície do zircónio, gerando um sinal de corrente.
O tamanho do sinal de corrente é proporcional à concentração de oxigênio.
Este método é frequentemente usado para medir altas concentrações de oxigênio, como a análise de oxigênio durante a queima.
Características:
Boa estabilidade em alta temperatura, adequada para análise de oxigênio em ambientes de alta temperatura.
Alta precisão, adequada para medições de concentração de oxigênio mais exigentes.
É necessário aquecer até uma certa temperatura, por isso o instrumento inicia mais lentamente e consome mais energia.
Método óptico (absorção ultravioleta, absorção infravermelha)
A óptica utiliza as propriedades de absorção de diferentes comprimentos de onda do gás para medir a concentração de oxigênio.
Método de absorção UV:
O oxigênio na área de luz ultravioleta tem um comprimento de onda específico de absorção, usando a absorção do gás da luz ultravioleta, a concentração de oxigênio pode ser calculada.
Este método é adequado para a detecção de baixas concentrações de oxigênio e não é afetado por outros gases.
Método de absorção infravermelho:
Embora o próprio oxigênio seja menos absorvido nas regiões infravermelhas, o método de absorção infravermelha pode ser usado para medir a relação da concentração de oxigênio em um gás com outros gases (como dióxido de carbono, metano, etc.), geralmente em combinação com outros gases.
Características:
Alta sensibilidade e alta precisão.
Não é afetado por gases de interferência, mas os requisitos para o equipamento são mais elevados e mais complexos.
Aplicável à análise de baixas concentrações de oxigênio.
Espectrometria Infravermelha Transformada de Fourier (FTIR)
A espectroscopia de transformação de Fourier ao infravermelho utiliza as propriedades de absorção do gás no espectro infravermelho para determinar a concentração de oxigênio através da análise espectral.
Princípio de funcionamento:
As moléculas de oxigênio absorvem a radiação infravermelha de comprimentos de onda específicos e, de acordo com a intensidade da absorção do gás, utilizam a técnica de transformação de Fourier para analisar o espectro, medindo assim a concentração de oxigênio no gás.
Características:
Alta precisão e capacidade de analisar vários gases simultaneamente.
A medição da concentração de oxigênio é muito precisa, mas o equipamento é mais complexo e o preço é mais alto.
6. Método de ponderação (método de ponderação fixa)
O método de peso é o cálculo da concentração de oxigênio medindo a diferença de peso entre oxigênio e ar.
Princípio de funcionamento:
A proporção de oxigênio é menor do que o ar, de acordo com este princípio, a concentração de oxigênio pode ser calculada medindo a diferença de peso do gás.
Características:
Adequado para análise de baixas concentrações de oxigênio, mas com baixa sensibilidade.
É usado para detectar rapidamente a concentração de oxigênio atmosférico.