有毒有害氣體檢測儀的分類和原理: 氣體檢測儀的關鍵部件是氣體傳感(gǎn)器。
氣體傳感(gǎn)器從原理上可以分為三大類:
A) 利用物理化學性(xìng)質的(de)氣體傳感器:如半導體式(表麵(miàn)控製型(xíng)、體積控(kòng)製型、表麵電位型)、催化燃燒式、固體熱導式等。
B) 利用物理性質的氣體傳感器:如熱傳導式、光幹涉式、紅外吸收式等。
C) 利用電化學性質的氣體傳感器:如定電(diàn)位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質式等。
根據危害,我們(men)將有毒有害氣體(tǐ)分為可燃氣體和有毒氣體兩大類。由(yóu)於它們性質和危害不(bú)同,其檢測手段也有(yǒu)所不同。
可燃氣體是石油化(huà)工等工業場合遇到最多的危險氣(qì)體,它主要是烷烴等有機氣體和某些(xiē)無機氣體:如一氧化(huà)碳等。可燃氣體發生爆炸必須具備一定的條件,那就是:一定濃度的可(kě)燃氣體,一(yī)定(dìng)量的氧(yǎng)氣以及足夠熱量點燃它們的(de)火(huǒ)源,這就是(shì)爆炸三要(yào)素,缺一不可,也就是說,缺(quē)少其中任何一個條件都不會引起火災(zāi)和爆炸。當可燃氣體(蒸汽、粉塵)和氧氣混合並達到一定濃度時,遇具有一定溫度的火源就會發生爆炸。我們把可燃氣體遇(yù)火源發生(shēng)爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限,簡稱爆炸極限,一般用%表示(shì)。實際上,這種混合物也不是在任何混合比(bǐ)例上(shàng)都會發生爆炸而要有一個濃度(dù)範圍。當可燃氣體濃度低於LEL(最低爆炸限度)時(可燃(rán)氣體濃度不足)和其濃度高(gāo)於UEL(最高爆(bào)炸限度)時(氧氣不足(zú))都(dōu)不會發生爆炸。不同的可燃(rán)氣體的LEL和(hé)UEL都各不相同(參見第八期的(de)介紹),
這一點在標定儀器時要十分注意。為安全起見,一般我們應當在可(kě)燃氣體濃度在LEL的10%和20%時發出警報,這裏,10%LEL稱。作警告警報,而20%LEL稱作危險警報(bào)。這也(yě)就是我(wǒ)們將可燃(rán)氣(qì)體檢(jiǎn)測儀又稱作LEL檢(jiǎn)測(cè)儀的原因。
需要說明的是(shì),LEL檢測儀上顯示的100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積的100%,而(ér)是(shì)達到了LEL的100%,即相當於可燃氣體的最低爆炸(zhà)下限,如果是甲烷,100%LEL=4%體積濃度(VOL).在工作中,以LEL方式測量(liàng)這些氣體的檢測儀是我們常見(jiàn)的催化燃燒式檢測儀。它的原理是一個雙路電橋(一般稱作(zuò)惠斯通電橋)檢(jiǎn)測單元。在這其中的一個鉑金絲電橋上塗有催化燃燒物(wù)質,不論何種易燃氣體,隻要它能(néng)夠被電極引燃,鉑金絲電橋的(de)電阻就會由於溫度變化發生改變,這(zhè)種電阻變(biàn)化同可燃氣體的濃度成一定比例,通(tōng)過儀器的(de)電(diàn)路係統和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度。直接(jiē)測(cè)量可燃氣體的體積濃度的熱(rè)導式VOL檢測器也可以(yǐ)在市場(chǎng)上得(dé)到,同時,也已經有了LEL/VOL合二為一(yī)的檢測器(qì)。VOL可燃檢測器特別適(shì)合於在缺氧(氧(yǎng)氣不足(zú))的環境中測量可燃
氣體的體積(VOL)濃度。
有毒氣體既可以存在於生產原料中,如(rú)大多數(shù)的有機化學物質(VOC),也可能(néng)存在於生產過程的(de)各個環節的副產品(pǐn)中,如氨、一氧化碳、硫化氫等等。它們是對工作人(rén)員造成危害最大的危險因素。這種危害不僅包括立即的傷害,如(rú)身體不適、發病(bìng)、死亡等等,而且包括對於人體長期(qī)的危害,如致殘、癌變(biàn)等等。對於這些有毒有害氣體的檢測是我們(men)發展中國(guó)家應當開始引起充分重視的問題。
表 常見有毒有害氣體的TWA(8小時統(tǒng)計權重平均值)、STEL(15分鍾短(duǎn)期(qī)暴露水平)、IDLH(立即致死量(liàng))(ppm)和MAC
(車間(jiān)最大允許濃度)mg/m3。
有毒(dú)氣體 TWA STEL IDLH MAC
氨氣 (NH3) 25 35 500 30
一氧化碳(CO) 25 -- 1500 30
氯氣(qì) (Cl2) 0.5 1 30 1
氰化氫 (HCN) 10 4.7 50 0.3
硫化氫(H2S) 10 15 300 10
一氧化氮 (NO) 25 -- 100 --
二氧化硫(SO2) 2 5 100 15
VOC* 50 100 -- --
隨氣體種類不同,其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一定的不同目前,對於特定的有毒氣體的檢測,我們使用最多的是專用氣體傳感器。它可以(yǐ)包括上麵(miàn)。所列的所有氣體傳感器,也(yě)包括前兩章所(suǒ)介紹的(de)光離子(zǐ)化檢測儀。其中,檢測無機氣體最為普遍、技術(shù)相對成熟、綜合指標最好的方法是定電位電解式方法,也就是我(wǒ)們常說的電化學傳感器。
電化學傳感器的(de)構成是:將兩個反應電極--工作電極和對電極以及一個參比電極放置在特定電解液中(如上圖如示(shì)),然後在反應電極之(zhī)間加上(shàng)足夠的電壓,使透過(guò)塗有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進行氧化還原反應,再通過儀器中的電(diàn)路係統測量氣(qì)體電解時產生的電流,然後由(yóu)其中的微處理器計(jì)算出氣體的濃度。
目前,可以檢測到特定(dìng)氣體的電化學傳感器包括:一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯氣、氰(qíng)氫酸、環氧乙烷、氯化氫等等。檢測VOC檢測 器可以使用(yòng)前章介紹的光離子化檢測器。氧氣也是在工業(yè)環境中,尤其是密閉環境中需要十分注意因素。一般我們將氧氣含量超過23.5%稱為氧氣過量(富氧),此時很容易發生(shēng)爆炸的危險;而氧氣含量低於19.5%為氧(yǎng)氣不足(缺氧),此時(shí)很容易發生工人窒息、昏迷以至死亡的危險。正常的氧氣含量應(yīng)當在(zài)20.9%左右。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的一種