D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1983.02.028 北京钢铁学院学报 1983年第2期 新的二氧化硫和三氧化疏 固体电解质探测器的研究 北京钢铁学院理化系刘庆国 类国赛夕法尼亚大学村料系W.L,Norrell 摘要 在许多高温体系中硫和二氧化硫都是一个重要的组成分。连续测定和监控烟道 气和煤气化过程中二氧化疏和硫的含量，对于防止空气污染和设备的衡蚀具有重要 的意义。 在本工作中，我们提出了发展电化学传感器的4个必要条件。按照这些条件， 我们发展了由两相共存固体电解质(a-Ag2SO,和(Li,Ag):SO.固溶体)和 Ag/(Ag:SO:)参比电极组成的新型传感器。在氧化气氛条件下，这一传感器在 很宽范围内可以测定二氧化硫或三氧化硫含量。在长期连续测定中，传感器的电动 势具有很好的稳定性和重现性。 一、引 言 硫和二氧化硫应用于许多工业体系中，并且是造成空气污染和金属结构腐蚀的有害成 分。空气中含有1ppm浓度的二氧化硫，会给植物的生成造成某种程度的危害，含有400~ 500Ppm的二氧化硫，会引起人们的蜜息死亡。二氧化硫！空气中的水分作用生成亚碗酸并 最终氧化为硫酸，会形成所谓的“酸雨”，造成设备腐蚀并危害动植物的生长。因此，监控 并测定空气中二氧化硫和其它含硫化合物的浓度对于保护环境具有重要的意义。 为了解决这一问题，人们发展了一系列化学分析方法和电化学分析方法1~」。但是， 这些技术都不能满足人们的要求，有的精确度差，有的不能实现长期连续使用。 固体电解质电化学探测器（测头）是近年来发展起来的一种新的测量技术，它具有快 速，准确、可靠等一系列优点，并可以实现连续长期使用。Gau thier[s,1和Jacob[7I曾 分别应用KzSO.和Na2SO。硫酸盐固体电解质组成电化学电池来测定二氧化硫含量。但当 使用方便的固体参比电极（例如Ag/(Ag:SO.)或MgO/MgSO,)时，他们都未能获得稳 定的电动势。为了克服这些问题，实现SO,和SO,的连续监控，发展新的电化学测头是十分 必要的。 在本工作中，我们在剖析稳定状态图和相图以及热力学计算的基础上，发展了一种新的 由Li,SO,一Ag:SO:两相共存电解质组成的电化学探测器，克服了以往工作中存在的问 题。这一探测器可以稳定连续测量从2pPm至1%的二氧化硫和三氧化硫含量，连续使用已 92北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 口 即 目 曰 国月 州 口 旧 创 曰 ， 甲 口 ， 自口 闷 口 一 ” 闷叫， 目 ， ‘ 门 曰 侧卜 … 口 片 ” 门 口 门‘ ‘ 门 ‘ 侧 司 曰 「曰卜 目 户 勺 石 ‘ 曰 新 的二氧化硫和三氧化硫 固体电解质探测器的研究 北京钢 铁 学 院理 化系 刘 庆国 美国赛 夕法尼 亚 大学材料系 摘 要 在 许 多高温 体系 中硫 和二 氧化硫都是 一 个重 要 的组 成分 。 连续测定和监 控烟道 气和 煤 气化过程 中二 氧化硫和硫 的含量 ， 对 于 防止 空 气污 染和 设备 的腐蚀具 有重 要 的意义 。 在本工 作 中 ， 我们 提 出 了发展 电化 学传感器 的 个 必 要 条件 。 按 照这 些条件 ， 我们 发展 了 由两 相共存 固体 电 解 质 一 ‘ 和 ， ‘ 固溶体 和 ‘ 参 比 电极 ，组成 的 新型传感器 。 在氧化 气 氛条件下 ， 这 一 传 感器 在 很 宽范 围内可 以测定二 氧化硫 或三 氧化硫含量 。 在长期连续测定 中 ， 传 感器 的电动 势具 有很 好 的稳定性和重 现 性 。 己 盗 目 、 子 万 「 硫和二氧 化硫应 用 于许多工 业体系 中 ， 并且是 造成空气 污染和 金 属结构腐 蚀 的有害成 分 。 空气 中含有 浓度的二氧 化硫 ， 会给植物的生成造成某种程 度的危害 ， 含有 的二氧 化硫 ， 会引起人们 的窒 息死 亡 。 二氧 化硫 和 空气 中的水分作用 生成亚硫酸并 最终氧化为硫 酸 ， 会形成所谓的 “ 酸雨 ” ， 造成设备腐蚀并危害动植物的生长 。 因此 ， 监控 并测定空气中二氧 化硫和 其 它含硫 化合物的浓度对于保护环境具有重要的意义 。 为了解决这一问题 ， 人们发展 了一系列 化学分析方法和 电化学分析方法 ‘ 、 ‘ 。 但是 ， 这些技术都不能 满足人们 的 要求 ， 有的精确度差 ， 有的不能实现长期连续使用 。 固体 电解质 电化 学探 测器 测头 是 近年 来发展起来 的 一种新 的 测量 技术 ， 它具有快 速 ， 准确 、 可靠 等一系列 优点 ， 并可 以 实现连续长期使用 。 ‘ ， 】 和 了 曾 分别应用 ‘ 和 ‘ 硫 酸盐 固体 电解质组成 电化学 电池来 测定二氧 化硫 含量 。 但 当 使用 方便 的 固体参 比 电极 例 如 ‘ 或 ‘ 时 ， 他们 都 未能获得稳 定的 电动势 。 为 了克服这些 问题 ， 实现 和 的 连续监控 ， 发展新 的 电化学 测头是十分 必 要 的 。 在本工 作 中 ， 我们 在剖析稳定状态 图和 相 图 以 及热力学计 算的 基础 上 ， 发展 了一种 新 的 由 ‘ 一 ‘ ·两 相共存电解 质组成 的 电 化学探 测器 ， 克服 了以往工作中存在 的 问 题 。 这 一探 测器可 以稳定连 续测量 从 至 的二氧 化硫 和三氧化硫 含量 ， 连续使 用 巳 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1983．02．028