在露點測量中,鏡面污染是一個突出問題,其影響主要表現(xiàn)在兩個方面:一是烏拉爾效應(yīng),二是改變鏡面本底散射水平。烏拉爾效應(yīng)是由水溶性物質(zhì)造成的。如果被測氣體中攜帶這種物質(zhì)(一般是可溶性物質(zhì)),則提前結(jié)露,使測量結(jié)果產(chǎn)生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒,如灰塵等,則會增加本底的散射水平,從而使光電露點儀發(fā)生零點漂移。此外,一些沸點比水低的容易冷凝的物質(zhì)的蒸汽,也將對露點的測量產(chǎn)生干擾。烏拉爾效應(yīng)是指鏡面上存在水溶性物質(zhì)時,體系的平衡水汽壓低于純水時的飽和水汽壓。這些水溶性物質(zhì)可以是鏡面上固有的,或者是被測氣體中含有的。根據(jù)烏拉爾定律,溶液平衡水汽壓的降低與溶液濃度成正比,即
Δe=eW
·X (5)
式中:X——— 為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù);Δe———溶液平衡
水汽壓的降低值,hPa;eW
———純水平面的飽和水汽
壓,hPa。
根據(jù)烏拉爾效應(yīng)可以解釋為什么在達(dá)到被測氣體的露點溫度之前會有早期冷凝現(xiàn)象發(fā)生。鏡面表層由于清洗不干凈或使用時環(huán)境的污染,常有一些可溶性雜質(zhì)。而只有當(dāng)鏡面上露層與氣體中水蒸氣達(dá)到平衡時,測出的溫度才是露點溫度。而這種氣、液的兩相平衡是一種動態(tài)平衡,即單位時間內(nèi)從液相蒸發(fā)到氣相的分子數(shù)等于從氣相凝結(jié)到液相的分子數(shù)。當(dāng)溶劑(水)中溶解了難揮發(fā)的溶質(zhì)時,其表面不均勻地被溶質(zhì)的粒子占據(jù),所以單位時間從鏡面上的溶液中蒸發(fā)出的分子數(shù)則比純水中蒸發(fā)出的分子數(shù)要少。此種情況下若達(dá)到相平衡,則鏡面上溶液的蒸汽壓低于純水的蒸汽壓,而此時露點溫度與蒸汽壓是一一對應(yīng)的。根據(jù)拉烏爾定律,溶液的露點溫度比實際(純水)要高,且升高量與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比;若要使這種影響小于0.11℃,則要求可溶性雜質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)小于0.62%。在0℃以下鏡面上結(jié)霜時由于雜質(zhì)與霜不能互溶,此時影響可忽略。4.2 減少烏拉爾效應(yīng)的措施減少烏拉爾效應(yīng)的措施有:
(1)由于鏡面上不同厚度的露層對光的反射或散射的程度不同,可利用光路來檢測露層厚度,因為露層厚度相對變厚時雜質(zhì)濃度便會降低,可減小雜質(zhì)影響;
?。ǎ玻┚哂戌R面自清洗功能的露點儀,可通過對鏡面的適度清洗,減低或消除雜質(zhì)的影響。
此外,鏡面也常會有一些不溶于水的微粒(如灰塵等)會增加鏡面本底散射水平,使露點儀發(fā)生零點漂移。解決這種影響的方法:在測量前,先給鏡面深度制冷,然后升溫,再降溫,直至達(dá)到露點。對于氣體中的沸點較高的微粒,此種方法不起作用。