有毒(dú)有害氣體檢測儀的分類和原理(lǐ): 氣體(tǐ)檢測儀的關鍵部件是氣體傳感器。
氣體傳感器從原理上可以分為三大類:
A) 利用物理化學性質的氣體傳感(gǎn)器:如半導體式(表麵控製型、體積控製型、表麵電位型)、催化燃燒(shāo)式、固體(tǐ)熱導式等。
B) 利用物理性質的氣體傳(chuán)感器:如熱傳導式、光幹涉式、紅外吸收式(shì)等。
C) 利用電化學(xué)性質的氣體傳感(gǎn)器:如定電位電(diàn)解式、迦伐(fá)尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質式等。
根據危(wēi)害,我們將有(yǒu)毒有害氣體分為可燃(rán)氣體和有毒氣體(tǐ)兩大類。由於它們性質和危害不同,其檢測手段也有所不同(tóng)。
可燃氣體是石油化工等工業場合遇(yù)到(dào)最多的危險氣體,它主要是烷烴等有機氣體和(hé)某些無(wú)機氣體:如一氧(yǎng)化(huà)碳等。可燃(rán)氣體發生爆炸必須具備一定的條件,那就是(shì):一定濃度的可(kě)燃氣(qì)體,一(yī)定量的氧(yǎng)氣(qì)以及足夠熱量點燃(rán)它們的火源,這就是爆炸(zhà)三要(yào)素,缺一(yī)不可(kě),也就是說,缺少其中任何一個條件都不會引起火災和爆炸。當可燃氣體(蒸汽、粉塵)和氧氣混合並達到一定濃(nóng)度時,遇具有一定溫度的火源就會發生爆炸(zhà)。我們把可(kě)燃(rán)氣體遇火源發生爆炸的濃度稱(chēng)為爆炸濃度極限,簡稱(chēng)爆炸極限,一般(bān)用%表示。實際上,這種混合物也不是在任何混合比例上都會發生爆炸而要有一個濃度範圍。當(dāng)可燃氣(qì)體濃度低於LEL(最低爆炸限度)時(可(kě)燃(rán)氣體濃度不足)和其濃度(dù)高於UEL(最高爆(bào)炸限度)時(氧氣不足)都不會發生爆炸。不同的可(kě)燃氣體的(de)LEL和UEL都(dōu)各不相同(參見第八期(qī)的介紹),
這一點在標定儀器時要十(shí)分注意。為安全起見,一般我(wǒ)們應(yīng)當在可燃氣體濃度(dù)在LEL的10%和(hé)20%時(shí)發出警報,這裏,10%LEL稱。作警告警報,而20%LEL稱作危險警報(bào)。這也就是(shì)我們將可燃氣體檢測儀又稱作LEL檢測(cè)儀的原因(yīn)。
需要說明的是,LEL檢測(cè)儀(yí)上顯示的100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積的(de)100%,而是達到了LEL的100%,即相當於可燃氣體的最低爆(bào)炸下限,如果是甲烷,100%LEL=4%體積濃度(VOL).在工作中,以LEL方式測量這些氣體的檢測儀是我們常見的催化燃燒式檢測儀。它的原(yuán)理是一個雙路電(diàn)橋(一般稱作惠斯通電橋(qiáo))檢測單元。在(zài)這其中的一個鉑金(jīn)絲電橋上塗(tú)有催化燃燒物質,不論何種易燃氣體,隻要它能夠被電極引燃,鉑金絲電橋的電阻就會由於溫度變化發生改變,這種電阻變化同可燃氣體的濃度成一(yī)定比(bǐ)例,通(tōng)過儀器的電路係統和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度(dù)。直接測量可燃(rán)氣體的體積濃度的熱導式(shì)VOL檢測器也可以在市場上得到,同時,也已經有了LEL/VOL合二為一的(de)檢測器。VOL可燃檢測(cè)器特別適合於在缺氧(氧氣不足)的環境中(zhōng)測量(liàng)可燃
氣體的體積(VOL)濃度。
有毒氣體既可以存在於生產原料(liào)中(zhōng),如大多數的(de)有機化學物質(zhì)(VOC),也可能存在於生產過程的各(gè)個環節的副(fù)產品中(zhōng),如氨、一氧(yǎng)化碳、硫化氫等(děng)等。它們是對工作人員造成危害最大(dà)的危險因素。這種危害不僅包括立即的傷害,如身(shēn)體不適、發病、死亡等等,而且(qiě)包(bāo)括對於人體長期的危害,如致殘、癌(ái)變等等。對於這些(xiē)有毒有害氣體的檢測是我們發(fā)展中國(guó)家應當開始引起充分(fèn)重視的(de)問題。
表 常(cháng)見有毒(dú)有害氣體的TWA(8小時統計權重(chóng)平均值)、STEL(15分鍾短期暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC
(車間(jiān)最大允許(xǔ)濃度)mg/m3。
有毒氣體 TWA STEL IDLH MAC
氨氣(qì) (NH3) 25 35 500 30
一氧(yǎng)化碳(CO) 25 -- 1500 30
氯氣 (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(suí)氣體種類不同(tóng),其TWA、STEL、IDLH、MAC等(děng)值會有一定的不同目前,對於(yú)特定的有毒氣體的檢測,我們使用(yòng)最(zuì)多的是(shì)專用(yòng)氣(qì)體傳感器。它可以包括上麵。所列的所有氣體傳感器,也包括前兩章所(suǒ)介紹的光(guāng)離子化(huà)檢測儀。其中,檢測無機氣(qì)體最為普遍、技(jì)術相對成熟、綜合指標最好(hǎo)的方法是定電位電解式方法(fǎ),也(yě)就(jiù)是(shì)我們常說(shuō)的電化學傳感器。
電化學傳(chuán)感(gǎn)器的構成是(shì):將兩個(gè)反應電極--工作(zuò)電極和對電極以及一個參比電(diàn)極放置在(zài)特定電解液中(zhōng)(如上圖如示),然(rán)後在反應電極之間加上足夠的電壓,使(shǐ)透過塗有重金屬催化劑薄膜(mó)的待測氣體進行氧(yǎng)化還原反應,再通過儀器中的電路係統測量氣體電解時產生的電(diàn)流,然後由其中的(de)微(wēi)處理器計算出氣體的濃(nóng)度。
目前,可(kě)以檢測到特定(dìng)氣體的電化學傳感器包(bāo)括:一氧化碳、硫化氫(qīng)、二(èr)氧化硫、一(yī)氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯氣、氰氫酸、環氧乙烷(wán)、氯化氫等等。檢測VOC檢測(cè) 器可以使用前章介紹的光(guāng)離子化檢測器。氧氣也是在(zài)工業環境中,尤其是密(mì)閉環境中需要十分注意因素(sù)。一般我們將(jiāng)氧氣含量超過23.5%稱為(wéi)氧氣過量(富氧),此時很容易發(fā)生(shēng)爆炸的危(wēi)險;而氧氣含量低於19.5%為氧氣不足(缺氧),此時很容易發生工人窒息、昏迷以至死亡的危險。正常的氧氣含量應當在(zài)20.9%左右。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的一種