水含量测量常见误区盘点，从根源保障数据精准

水分含量的测量是一个复杂的课题，但并不一定很难。本文将阐述在微量水分测量中常见的错误、问题产生的原因以及如何避免这些问题。

错误和不良操作会导致水分测量结果与预期不符，而良好的采样技术对于获得准确可靠的测量结果至关重要。在设计水分采样系统时，您应考虑以下要素：

1. 材料渗透性

2. 吸附与解吸

3. 样品管长度

4. 死体积和残留水分

5. 样品预处理

6. 冷凝与泄漏

7. 样品管与长度

8. 流量

下面将对每一项内容进行详细论述。

材料的渗透性和湿度

所有材料都能让水蒸气通过，因为水分子的大小远小于固体的结构尺寸，即便是与金属的晶体结构相比也是如此。下图表展示了在用非常干燥的气体对不同材料的管道进行吹扫时，管道内部的露点情况，此时管道的外部处于周围环境中。

材料渗透性比较

许多材料在其结构中都含有水分，尤其是有机材料（天然或合成的）、盐类（或任何含有盐分的物质）以及具有微小孔隙的物质。因此，确保所使用的材料适合具体应用至关重要。

如果压缩空气管道外部所承受的水蒸气分压高于内部的水蒸气分压，那么大气中的水蒸气就会自然地通过多孔介质渗透进来，导致水进入加压的空气管道中。这种现象被称为“蒸腾作用”。

吸附与解吸

吸附是指原子、离子或分子从气体、液体或溶解的固体中附着到某种材料的表面，从而形成一层薄膜。在压力较高和温度较低的情况下，吸附速率会加快。

解吸是指一种物质从或通过某种材料的表面被释放出来。在恒定的环境条件下，被吸附的物质几乎会无限期地停留在表面。然而，随着温度的升高，解吸发生的可能性也会增加。

从实际角度来看，由于环境温度的变化，水分子会在样品管的内部表面被吸附和释放，从而导致测量出的露点出现微小波动。

样品管长度

样品点应始终尽可能靠近关键测量点，以获得真正具有代表性的测量结果。从传感器或仪器到样品管线的长度应尽可能短。连接点和阀门会积聚水分，因此采用最简单的采样布置方式将能缩短用干燥气体吹扫样品系统时的干燥时间。

在较长的管道铺设过程中，水必然会渗入任何管道内，吸附和脱附作用也会愈发明显。从上面所示的图表中可以明显看出，能够有效防止水分蒸发的材料是不锈钢和聚四氟乙烯。

死体积和滞留水分

样品管线中的死体积（即不在直接流通路径上的区域）会留存水分分子，这些水分分子会缓慢地释放到通过的气体中；这会导致净化和响应时间延长，以及读数比预期的更潮湿。过滤器、阀门（例如压力调节器中的橡胶部件）或系统中的任何其他部件中的吸湿性物质也可能滞留水分。

死容：在化学、生物等实验中，指不能被有效利用的容积，通常是由于无法被混合或反应的物质残留在其中。

样品预处理

通常需要进行样品预处理，以避免敏感的测量部件接触到液体及其他污染物。这些污染物可能会随着时间的推移对测量结果造成损害或影响其准确性，具体情况取决于所采用的测量技术。

颗粒过滤器用于去除样本流中的污垢、锈迹、水垢以及任何其他固体物质。为了防止液体进入，应使用聚结过滤器。

膜式过滤器虽然价格较高，但比聚结式过滤器更为有效。它能防止液滴进入，而且在遇到大量液体时，还能完全阻止液体流向分析仪。

冷凝与泄漏

保持样品系统管路的温度高于样品的露点温度至关重要，这样才能防止冷凝现象发生。任何冷凝现象都会使采样过程失效，因为这会改变所测量气体中的水蒸气含量。冷凝形成的液体可能会通过滴落或流淌到其它位置，从而在那里重新蒸发。

所有连接的完整性也是一个重要的考量因素，尤其是在在较高压力下对低露点进行采样时。如果高压管道中出现小泄漏，气体将会泄漏出来，但泄漏点处的漩涡以及负的蒸汽压力差也会使得水蒸气污染流体。

流量

理论上，流量对所测的含水量没有直接影响，但在实际操作中，它可能会对响应速度和准确性产生意想不到的影响。最佳流量会因测量技术的不同而有所差异，这些信息通常可以在仪器或传感器的使用手册中找到。

流量不足可能会导致：

l 增强气体在采样系统中通过时的吸附和解吸效果。

l 在复杂的采样系统中，允许湿气团保持不受干扰的状态，随后这些湿气团会逐渐融入样本流中。

l 增加由反向扩散引起的污染几率：比样本更潮湿的周围空气可以从排气口回流至系统中。较长的排气管（有时称为“猪尾管”）也有助于缓解这一问题。

l 减缓传感器对湿度含量变化的响应速度。