環境計量士の試験対策　分析機器をざっくり説明！　その11　～酸素濃度計について～

こんにちは！

Thinkです。

これまで、環境計量士(濃度関係)(以下環境計量士と略す)の国家試験合格の体験談として、問題の解き方について記事を書いてきました。

試験まで2か月を切りましたが、既に問題集を何回も勉強されているかた、なかなか時間が取れなくて勉強できていないかた、さまざまな方がいらっしゃると思います。

今回は、なかなか時間が取れなくて勉強できていない方のために、機器分析について、ざっくり説明します。

もちろんきっちりと原理から説明するのが一番ですが、すべて書くと辞典のような文字数になってしまうので「詳しい説明は省くが、こうゆう分析できる」のようなざっくりとした感じに説明します。

今回は酸素濃度計について説明します。

水中の溶存酸素や空気中の酸素濃度を測定するための機器

分析機器により原理が異なるが、酸素の以下の性質を利用する

溶存酸素計→直接水の中に入れて、溶存酸素を測定する。水滴付着による故障はない。

酸素濃度計→アルコールガスなどの可燃性ガス共存下でも測定可能

測定原理

貴金属(金など)のカソードと卑金属(鉛)のアノードで一対の電極を構成する

カソード→電極から電子が周囲に流れ出すため、電極周辺で還元反応が起きる

アノード→電極に電子が周囲から流れ込むため、電極周辺で酸化反応が起きる

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寿命

弱点

特徴

測定原理

高熱に加熱したジルコニアの2つの特徴を利用する

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弱点

測定原理

常磁性の大きい酸素分子が磁界内で磁化された際に生じる吸引力を利用して酸素濃度を連続的に求めるもので、磁気風方式と磁気力方式がある。

磁気式→磁化率の弱いほかのガスの干渉を受けにくい
磁気風方式→不均等磁界内で吸引された酸素分子の一部が加熱され、磁性を失うことにより生じる磁気風の強さを熱線素子によって検出する方法
磁気力方式→ダンベル型と圧力検出型に分類
ダンベル型→ダンベルと試料ガス中の酸素分子の体積磁化率の差により、ダンベルに生じる力を検出し、酸素濃度を求める方式。可燃性ガスの影響を受けない。
圧力検出型→不均等磁界内に試料ガスと、窒素、空気などの磁化率の一定な補助ガスとの界面を形成し、その界面に作用する力が試料ガス中の酸素濃度に比例することを利用して酸素濃度を測定する方式。界面の圧力差の変化分を測定信号として取り出し、熱線素子またはサーミスタ、コンデンサマイクロホン型検出器などを用いて測定する。検出部が試料ガスに触れないので、試料ガスの腐食性などの影響を受けないで測定できる。

測定原理

ガス分子の近赤外領域の単一スペクトル吸収分光法を利用

特徴

単一吸収線分光分析を採用しているため、共存ガスとの重なりのない吸収線を選択でき、干渉影響がほとんどない。
スペクトル変調を採用しているため、ダスト、窓の汚れの影響を受けない→半導体レーザーの波長可変性を利用し、測定ガスの吸収帯の吸収の無い部分と吸収のピークの透過率の変化を常に検出できるため。
試料ガスの温度、圧力が変化する場合、外部から温度、圧力の信号を入力することで自動的にスペクトルの広がりの誤差を補正できる。
応答時間が短く、試料ガスの状態を変えずに測定できるため、従来の方式では測定が困難なガスの測定にも使用できる。
稼働部分がないため、消耗品の交換が不要。メンテナンスは3か月ごとの光学部分の掃除と6か月ごとのガス校正のみ。