有(yǒu)毒有害氣體檢測儀的分類和(hé)原理: 氣體檢測儀的關鍵部件是(shì)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)、催化燃燒式、固體熱導(dǎo)式等。
B) 利用物理性質的氣體傳感器:如熱傳導式(shì)、光幹(gàn)涉式、紅外(wài)吸(xī)收式等。
C) 利用電化學性質的(de)氣體傳感器:如定電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質式等。
根據危害,我們將有毒有害氣體(tǐ)分為可燃氣體和(hé)有毒(dú)氣體兩大類。由於它們性質和(hé)危害(hài)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到最多的危險氣體,它主要是烷烴等有機氣體和某些無機氣體:如一氧化碳等。可燃氣體發生爆炸必須(xū)具備一定的條件,那就是:一定濃度的可(kě)燃氣體,一定量的(de)氧氣以及足夠熱量點燃它們的火源,這就是爆炸三要素,缺(quē)一不可,也就是說,缺少其(qí)中任何一個條件都不會引起火(huǒ)災(zāi)和(hé)爆炸。當可燃氣體(蒸汽、粉塵)和(hé)氧氣混合(hé)並達到一定(dìng)濃度時,遇具有一(yī)定溫度的火源就會發生爆炸。我(wǒ)們把可燃氣體遇火源發生爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限,簡稱爆炸極限,一般用%表(biǎo)示。實際上,這種混合物也不是在任(rèn)何混合比例(lì)上都會發生爆炸而要有一個濃度範圍。當可燃氣體濃度低於LEL(最低(dī)爆炸限度)時(可燃氣體濃度不足)和其濃度高於(yú)UEL(最高爆炸限(xiàn)度)時(氧氣(qì)不足)都不會發生爆炸。不同的可燃氣體的LEL和UEL都各不相同(tóng)(參見第八期的介紹),
這一點在標定儀(yí)器時要十分注意。為安全起見,一般我(wǒ)們(men)應當在可燃氣體濃度在LEL的10%和20%時發出警報,這裏,10%LEL稱。作警告警報(bào),而20%LEL稱作危險警報。這也就(jiù)是我們將可燃氣體檢測儀又稱(chēng)作LEL檢測儀的原因。
需要說明(míng)的是,LEL檢測儀上顯示(shì)的(de)100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積的(de)100%,而(ér)是達(dá)到了LEL的100%,即相當於可燃氣體的最低爆炸下限,如果是甲烷,100%LEL=4%體(tǐ)積濃度(VOL).在工作中,以LEL方式(shì)測量這些氣體的檢測儀是我(wǒ)們常見的催化燃燒式檢測儀(yí)。它(tā)的原理是一個雙路電橋(一般稱作惠斯(sī)通電(diàn)橋(qiáo))檢測單元。在這其中的一個鉑金絲電橋上塗有催化燃燒物質,不論何種易燃氣體,隻(zhī)要它能夠被(bèi)電極(jí)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定比(bǐ)例,通過儀器的電路係統和微處理機可以計算出可燃(rán)氣體的濃度。直(zhí)接測(cè)量可燃氣體的體積濃度的熱導式VOL檢測(cè)器也可以在市場上得到,同(tóng)時(shí),也已經有(yǒu)了LEL/VOL合二為一(yī)的檢測器。VOL可燃檢(jiǎn)測器特別適合於在缺氧(氧氣不足)的環境(jìng)中(zhōng)測量可燃
氣體的體積(VOL)濃度。
有(yǒu)毒氣體既可以存在於生產原料(liào)中,如大多數的有機化學(xué)物質(VOC),也可能存在於生產過程的各個環節的副產品(pǐn)中,如氨、一氧(yǎng)化碳、硫化氫(qīng)等等。它們是對工作人員造成危害最大的危險因素。這種危害不僅包括立(lì)即的傷(shāng)害,如身(shēn)體不適、發病、死亡等等(děng),而(ér)且包括對於(yú)人體長期的危害,如致殘、癌變等等。對於這些有毒有害氣體的檢測是我們發展中國家(jiā)應當開始引起充分(fèn)重視的問題。
表 常見有毒有害氣體的TWA(8小時統計(jì)權重平均值)、STEL(15分鍾短期暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC
(車間最大(dà)允許濃度)mg/m3。
有毒氣體 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(qí)TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一(yī)定的不同目(mù)前,對於(yú)特定的有毒氣體的檢(jiǎn)測,我們使用最多的是(shì)專用(yòng)氣體傳感器。它可以包括上(shàng)麵(miàn)。所列的所有氣體傳(chuán)感器,也包括前兩章所介紹的光(guāng)離子化檢測儀。其中,檢測無機氣體最(zuì)為普遍、技(jì)術相(xiàng)對成熟、綜合指標最好的方法是定電位電解式方法,也(yě)就是我們(men)常說(shuō)的電化學傳感器。
電化(huà)學傳感器的構成是:將兩個反應電極--工作電(diàn)極和(hé)對電極以(yǐ)及一個參比電極放置(zhì)在特定(dìng)電解液中(如上圖(tú)如示),然後在反應電極之間加上足夠的電壓,使透過塗有重金屬催化劑薄膜的待測(cè)氣體進行氧化還原反應,再通過儀器中的電(diàn)路係統測量氣體電(diàn)解時產生的電流(liú),然後由其中的(de)微處理器計算出氣體的濃度。
目前,可以(yǐ)檢測到(dào)特定氣(qì)體的電化學傳感(gǎn)器包括:一(yī)氧化(huà)碳、硫化氫、二(èr)氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯(lǜ)氣、氰氫酸、環氧乙烷、氯(lǜ)化氫等等。檢測VOC檢測 器可以使用(yòng)前章(zhāng)介紹(shào)的(de)光離子化(huà)檢測器。氧氣也是在工業環境中,尤其是密閉(bì)環境中需要十分注(zhù)意因素。一般我們將氧(yǎng)氣含量超過23.5%稱為氧氣(qì)過量(liàng)(富氧(yǎng)),此(cǐ)時很容易發生爆炸的危險;而(ér)氧氣含量低於19.5%為氧氣不足(缺氧),此時(shí)很容易發生工人窒息(xī)、昏迷以至死亡的危險。正常的(de)氧氣含量應當在20.9%左右。氧(yǎng)氣檢測儀(yí)也是電化(huà)學傳(chuán)感器(qì)的一(yī)種