臭氧分析仪的检测原理及应用
1.引言
臭氧分析仪主要应用于臭氧制备车间、化工、造纸、制药和香精香料工业、水处理、食品医药灭菌车间等场合 。这里对臭氧分析仪的四种检测原理进行了阐述，并且对其适用场合进行了简单的说明。
2.臭氧分析仪检测原理
臭氧分析仪根据不同的检测原理一般可以分为以下四种。
2.1紫外吸收原理[1]
研究表明臭氧仅对波长253.7nm的紫外线具有最大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减，符合Lambert-Beer定律。采用紫外吸收原理的臭氧分析仪，用稳定的紫外灯光源产生紫外线，光波过滤器过滤掉其它波长紫外光，只允许253.7nm的紫外线通过，经过样品光电传感器后，再经过臭氧吸收池，
到达采样光电传感器。最后通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，根据Lambert-Beer定律进行数学模型计算，从而得出臭氧浓度大小。
2.2半导体气敏传感器原理
半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后，造成半导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。
半导体气敏传感器的臭氧分析仪利用气敏半导体材料，如WO3、SnO、In2O3等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收臭氧时，发生氧化还原反应，产生或放出热量，使元件的温度相应变化，从而电阻发生变化，将臭氧的浓度变换成电信号，进行臭氧浓度的测量。一般情况，随着气体的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内，呈线性关系。
2.3电化学传感器原理
电化学传感器即是一微型燃料电池。传感器一般由工作电极、对电极、参比电极、电解液和电路系统等部件构成。工作电极和参比电极之间能保持一个恒定的电位值，当臭氧扩散进入传感器时，在工作电极发生还原反应，对电极发生氧化反应，对电极和工作电极之间形成微小的电流，此电流与进入传感器的臭氧浓度一定范围内成正比，最后通过电路系统处理，计算出臭氧含量[2]。
2.4化学变色原理
国际公认化学变色原理即碘化钾、硫代硫酸钠滴定法来检测臭氧浓度[3]。碘化钾滴定法原理是用强氧化剂臭氧与碘化钾反应，使碘在水里游离出来，水就会变为茶色（反应式：O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH）。利用硫代硫酸钠标准液滴定，使游离碘变为碘化钠，反应终点为水完全褪色（反应式：I2+2Na2S2O3 →2NaI+Na2S4O6）。臭氧浓度的计算Co3=（ANa×B×24000）/V0（mg/L），其中：Co3为臭氧的浓度，mg/L；ANa为硫代硫酸钠标准溶液用量，mL；B为硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L；V0为臭氧化气体取样体积，mL。
3.臭氧分析仪的应用
紫外吸收原理的臭氧分析仪具有自动校正、自动运行的功能且具有灵敏度高、重复性好、测量精准等优点，被广泛应用于环境监测、科研分析和计量标准等；半导体气敏传感器原理的臭氧分析仪具有成本低廉、灵敏度高、响应速度快等优点和对气体的选择性差、稳定性不理想等缺点，多用于家庭和大气环境中的探测；电化学传感器原理的臭氧分析仪体积小、响应快、选择性好和测量准确稳定，多用于化工厂、污染治理的臭氧泄漏或者现场在线监控，目前便携式的臭氧检测仪器普遍采用电化学传感器；化学变色原理检测臭氧测量范围广，高浓度测量准确度高，在臭氧浓度大于等于3 mg/L时，精度可达到±1%，然而受环境、人员等干扰因素的影响，一般在实验室里进行。
