Принципът и приложението на детекторите за токсични и вредни газове
Принципът и приложението на детекторите за токсични и вредни газове/Ключовият компонент на детекторите за газ са газовите сензори. Сензорите за газ могат да бъдат разделени на три категории по принцип:
A) Газови сензори, използващи физични и химични свойства, като тип полупроводник (контролиран на повърхността, контролиран обем, тип на повърхностния потенциал), тип каталитично горене, тип топлопроводимост на твърдо вещество и др.
B) Газови сензори, използващи физични свойства, като топлопроводимост, оптична интерференция, инфрачервена абсорбция и др.
C) Газови сензори, използващи електрохимични свойства, като електролиза с постоянен потенциал, батерия Gavanni, мембранен йонен електрод, фиксиран електролит и др.
Според опасностите класифицираме токсичните и вредните газове в две категории: запалими газове и токсични газове. Поради различните им свойства и опасности, техните методи за откриване също варират.
Запалимият газ е най-разпространеният опасен газ, срещан в промишлени условия като нефтохимическата промишленост. Състои се главно от органични газове като алкани и някои неорганични газове като въглероден окис. Експлозията на горими газове трябва да отговаря на определени условия, тоест определена концентрация на горими газове, определено количество кислород и достатъчно топлина, за да възпламени техния източник на запалване. Това са трите основни елемента на експлозията и никой от тях не е незаменим. С други думи, липсата на някое от тези условия няма да причини пожар или експлозия.
Когато горими газове (пара, прах) и кислород се смесят и достигнат определена концентрация, ще възникне експлозия при среща с източник на огън с определена температура. Ние наричаме концентрацията на горим газ, който избухва, когато срещне източника на огън, като граница на концентрация на експлозия, наричана граница на запалимост, която обикновено се изразява в проценти.
В нашата работа детектори, които измерват тези газове с помощта на LEL, обикновено се използват като детектори за каталитично горене. Неговият принцип е блок за откриване на двоен мост (обикновено наричан мост на Уитстоун). Един от тези мостове от платинена тел е покрит с каталитични горивни вещества. Докато всеки запалим газ може да бъде възпламенен от електрода, съпротивлението на моста от платинена тел ще се промени поради температурни промени. Тази промяна на съпротивлението е пропорционална на концентрацията на горимия газ. Концентрацията на горимия газ може да се изчисли чрез електрическата верига на инструмента и микропроцесора. Детектори за топлопроводимост VOL, които директно измерват обемната концентрация на горими газове, също могат да бъдат намерени на пазара и вече има детектори, които комбинират LEL/VOL. Детекторът за запалими газове VOL е особено подходящ за измерване на обемната (VOL) концентрация на горими газове в хипоксична среда (с недостиг на кислород).
Токсичните газове могат да съществуват както в производствените суровини, като повечето органични химикали (ЛОС), така и в страничните продукти в различни етапи на производствения процес, като амоняк, въглероден окис, сероводород и т.н. Те са най-опасните фактори за работниците. Този тип вреда включва не само непосредствена вреда, като физически дискомфорт, болест, смърт и т.н., но също така и дългосрочна вреда за човешкото тяло, като увреждане, рак и др. Откриването на тези токсични и вредни газове е въпрос, на който развиващите се страни трябва да започнат да обръщат достатъчно внимание.
В момента използваме най-много специализирани газови сензори за откриване на специфични токсични газове. Той може да включва всички газови сензори, изброени по-горе, както и фотойонизационния детектор, описан в предишните две глави. Сред тях най-разпространеният метод за откриване на неорганични газове, с относително развита технология и най-добрите изчерпателни индикатори, е методът на електролиза с постоянен потенциал, известен също като електрохимични сензори.
Електрохимичният сензор се състои от два реакционни електрода - работен електрод, противоположен електрод и референтен електрод - поставени в специфичен електролит (както е показано на фигурата по-горе), след което се прилага достатъчно напрежение между реакционните електроди, за да позволи на Redox да се извършва през газа за измерване, покрит с тежък метален катализаторен филм, и след това токът, генериран по време на газова електролиза, се измерва чрез електрическата система в инструмента. След това микропроцесорът вътре изчислява концентрацията на газа.
Понастоящем електрохимичните сензори, които могат да откриват специфични газове, включват въглероден оксид, сероводород, серен диоксид, азотен оксид, азотен диоксид, амоняк, хлор, цианурова киселина, етиленов оксид, хлороводород и т.н.
Откриването на VOC детектор може да използва фотойонизационния детектор, представен в предишната глава. Кислородът също е фактор, който изисква голямо внимание в промишлени среди, особено в затворени среди. Обикновено, когато съдържанието на кислород надвишава 23,5 процента, това се нарича прекомерен кислород (обогатен кислород), което лесно може да доведе до риск от експлозия; Когато съдържанието на кислород е по-малко от 19,5 процента, това показва недостатъчен кислород (хипоксия), което лесно може да доведе до задушаване, кома и дори смърт сред работниците. Нормалното съдържание на кислород трябва да бъде около 20,9 процента. Детекторите за кислород също са вид електрохимичен сензор.
