Принцип і застосування детекторів токсичних і шкідливих газів
Принцип і застосування детекторів токсичних і шкідливих газів/Ключовим компонентом детекторів газу є датчики газу. Датчики газу в принципі можна розділити на три категорії:
A) Газові датчики, які використовують фізичні та хімічні властивості, такі як тип напівпровідника (контрольований поверхнею, контрольований об’ємом, тип поверхневого потенціалу), тип каталітичного спалювання, тип теплопровідності твердого тіла тощо.
B) Газові датчики, що використовують такі фізичні властивості, як теплопровідність, оптичні перешкоди, інфрачервоне поглинання тощо.
C) Газові датчики, що використовують електрохімічні властивості, такі як електроліз із постійним потенціалом, акумулятор Гавані, мембранний іонний електрод, фіксований електроліт тощо.
Відповідно до небезпеки ми класифікуємо токсичні та шкідливі гази на дві категорії: горючі гази та токсичні гази. Через їх різні властивості та небезпеки методи їх виявлення також відрізняються.
Горючий газ є найпоширенішим небезпечним газом, який зустрічається в промислових умовах, таких як нафтохімічна промисловість. В основному він складається з органічних газів, таких як алкани, і деяких неорганічних газів, таких як окис вуглецю. Вибух горючих газів повинен відповідати певним умовам, тобто певній концентрації горючих газів, певній кількості кисню та достатній кількості тепла, щоб запалити їх джерело запалювання. Це три основні елементи вибуху, і жоден з них не є обов’язковим. Іншими словами, відсутність жодної з цих умов не призведе до пожежі чи вибуху.
Коли горючі гази (пара, пил) і кисень змішуються і досягають певної концентрації, при зустрічі з джерелом вогню з певною температурою відбувається вибух. Концентрацію горючого газу, який вибухає при зустрічі з джерелом вогню, ми називаємо межею концентрації вибуху, що називається межею займистості, яка зазвичай виражається у відсотках.
У нашій роботі детектори, які вимірюють ці гази за допомогою LEL, зазвичай використовуються як каталітичні детектори горіння. Його принципом є подвійний міст (зазвичай відомий як міст Уітстона) блок виявлення. Один із цих платинових дротяних мостів покритий каталітичними речовинами горіння. Поки будь-який горючий газ може запалюватися електродом, опір платинового дротяного моста змінюватиметься через зміни температури. Ця зміна опору пропорційна концентрації горючого газу. Концентрація горючого газу може бути розрахована за допомогою схеми приладу та мікропроцесора. Детектори теплопровідності VOL, які безпосередньо вимірюють об’ємну концентрацію горючих газів, також можна знайти на ринку, і вже є детектори, які поєднують LEL/VOL. Детектор горючих речовин VOL особливо підходить для вимірювання об’ємної (VOL) концентрації горючих газів у середовищах з гіпоксією (дефіцитом кисню).
Токсичні гази можуть існувати як у виробничій сировині, такій як більшість органічних хімікатів (ЛОС), так і в побічних продуктах на різних стадіях виробничого процесу, таких як аміак, чадний газ, сірководень тощо. Вони є найбільш небезпечними факторами для працівників. Цей тип шкоди включає не лише негайну шкоду, таку як фізичний дискомфорт, хвороба, смерть тощо, але й довготривалу шкоду людському організму, таку як інвалідність, рак тощо. Виявлення цих токсичних і шкідливих газів є питання, якому країни, що розвиваються, повинні почати приділяти достатньо уваги.
Зараз для виявлення специфічних токсичних газів ми використовуємо найбільше спеціалізованих газових датчиків. Він може включати всі датчики газу, перелічені вище, а також детектор фотоіонізації, описаний у двох попередніх розділах. Серед них найпоширенішим методом виявлення неорганічних газів із відносно розвиненою технологією та найкращими комплексними показниками є метод електролізу постійного потенціалу, також відомий як електрохімічні датчики.
Електрохімічний датчик складається з двох реакційних електродів — робочого електрода, протиелектрода та електрода порівняння — поміщених у спеціальний електроліт (як показано на малюнку вище), після чого між реакційними електродами подається достатня напруга, щоб дозволити Redox проводитися через газ, що підлягає вимірюванню, покритий плівкою каталізатора важкого металу, а потім струм, що генерується під час електролізу газу, вимірюється через систему схеми в приладі. Потім мікропроцесор всередині обчислює концентрацію газу.
В даний час електрохімічні датчики, які можуть виявляти специфічні гази, включають оксид вуглецю, сірководень, діоксид сірки, оксид азоту, діоксид азоту, аміак, хлор, ціанурову кислоту, етиленоксид, хлористий водень і так далі.
Для виявлення детектором VOC можна використовувати фотоіонізаційний детектор, описаний у попередньому розділі. Кисень також є фактором, який вимагає великої уваги в промислових середовищах, особливо в закритих приміщеннях. Як правило, коли вміст кисню перевищує 23,5 відсотка, це називається надлишковим киснем (збагаченим киснем), що може легко призвести до ризику вибуху; Коли вміст кисню менше 19,5 відсотка, це вказує на недостатню кількість кисню (гіпоксію), що може легко призвести до задухи, коми та навіть смерті працівників. Нормальний вміст кисню має становити близько 20,9 відсотка. Детектори кисню також є різновидом електрохімічних датчиків.
