有毒有害氣體檢測儀的分類和原理: 氣體檢測儀的(de)關鍵部件是氣體傳感器(qì)。
氣體傳感器從原理上可以分為三大類:
A) 利(lì)用物理化學性質的氣體傳感(gǎn)器:如半導體(tǐ)式(表麵控(kòng)製型、體積控製型、表麵電位型)、催化燃燒式、固(gù)體熱導式等。
B) 利用物理性質的氣體傳感器:如熱傳導(dǎo)式、光幹(gàn)涉式、紅外吸收式等。
C) 利用電化學性(xìng)質的氣(qì)體傳感器:如定電位電解式、迦伐尼電(diàn)池式、隔膜(mó)離子電極式、固(gù)定電解質式等。
根據危害,我們將有毒有害氣體分為可燃氣體和有毒氣體兩大類。由於它們性質和危害(hài)不同,其檢測(cè)手段也有所不同。
可(kě)燃氣體是石油(yóu)化工等工業場合遇到最多的危險氣體(tǐ),它主要是烷烴等有機氣體和某些無機氣(qì)體:如一氧化碳等。可燃氣體發生爆炸必須具備一定(dìng)的條件,那就是:一定濃度的可燃氣(qì)體,一定量的氧氣以及足夠熱(rè)量點(diǎn)燃它們的火源,這就是爆炸三要素,缺一不可,也就是(shì)說,缺少其中任何(hé)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(yī)定濃(nóng)度時,遇具有一定溫度的(de)火源就(jiù)會發生爆(bào)炸。我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(jiǎn)稱爆炸(zhà)極限,一般用%表示。實際上,這種(zhǒng)混(hún)合物也不是在(zài)任何混合比例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(yú)LEL(最低爆炸限度)時(可燃氣體濃度不足)和其(qí)濃度高於UEL(最高爆炸(zhà)限(xiàn)度)時(氧氣不足)都不會發生爆炸。不同(tóng)的可燃氣體的LEL和UEL都各不相同(參見第八期的介紹),
這一點在標定儀器時要十分注意。為(wéi)安全起見,一(yī)般我們應當在可燃氣體濃度在(zài)LEL的10%和(hé)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)。這也就是我們(men)將可燃氣體檢測儀又稱作LEL檢測儀(yí)的原因。
需要(yào)說明的是,LEL檢測儀上(shàng)顯示的(de)100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積(jī)的100%,而是達到了LEL的100%,即相當於可燃氣體的最(zuì)低爆炸(zhà)下限,如果是甲烷,100%LEL=4%體(tǐ)積(jī)濃度(VOL).在工作中,以LEL方式測量這些氣體的(de)檢測(cè)儀是我們常見(jiàn)的催化燃燒式檢測儀(yí)。它的原理是一個雙路(lù)電橋(一般稱作惠斯通電橋)檢(jiǎn)測單元。在這其中的(de)一個鉑金絲電橋上塗有催化燃燒物質,不(bú)論何種易燃氣體,隻要它能夠被(bèi)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定比例,通過儀器的電路(lù)係統和微處(chù)理機可以計算出可燃氣體的濃度。直接測量可燃氣(qì)體的體積濃度的(de)熱導式VOL檢測器也(yě)可以在市(shì)場(chǎng)上得到(dào),同時(shí),也已經有了LEL/VOL合二為一的檢測器。VOL可燃檢測器特別適合於在缺氧(yǎng)(氧氣不(bú)足)的(de)環境中測量可燃
氣體的體積(VOL)濃度。
有毒氣體既可(kě)以存在於生產原料中,如大多數(shù)的有機化學物質(VOC),也可能存在(zài)於生產過程的各(gè)個環(huán)節的副產品中(zhōng),如氨、一(yī)氧(yǎng)化碳、硫化氫等等。它們是對工作人員造(zào)成危(wēi)害最大的危險因素。這種(zhǒng)危害不僅包括立即的傷(shāng)害,如身(shēn)體不適、發病、死亡等等,而且包括對於人體長(zhǎng)期的危害,如致殘、癌變等等。對(duì)於這些有毒有害氣體的檢測是我們發展中國家應當開始引起充分重視的問題。
表 常(cháng)見有毒有害氣體的(de)TWA(8小時統計權重平均值)、STEL(15分鍾短期(qī)暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC
(車間最(zuì)大允許濃度)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 (Cl2) 0.5 1 30 1
氰化氫 (HCN) 10 4.7 50 0.3
硫化氫(qīng)(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(tǐ)種類不同,其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一定(dìng)的不同目前(qián),對於特定的(de)有毒氣體的檢(jiǎn)測,我(wǒ)們(men)使用最多的是專用氣體傳感器。它可以包括上(shàng)麵。所列(liè)的所有氣體傳感器,也包括前(qián)兩章所介紹的光離子化(huà)檢測儀。其(qí)中,檢測無機氣體最為普遍、技術相對成(chéng)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(de)電化學傳感器。
電化學(xué)傳感器的構(gòu)成(chéng)是:將兩個反應電極(jí)--工作電極和對電極以及一個參比(bǐ)電極放置在特定電解液中(如上圖如(rú)示),然後在反應電極之間加上足夠的(de)電壓,使透過塗有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進行氧化(huà)還原反應,再通(tōng)過儀器中的電路係統測量氣體電解時產生的(de)電流,然後由其中的微處理器計算(suàn)出氣(qì)體的濃度。
目前,可(kě)以檢測到特定(dìng)氣體(tǐ)的電化學傳感器包括:一氧化碳、硫化(huà)氫、二氧化(huà)硫、一氧化氮、二氧化(huà)氮、氨氣、氯氣、氰氫酸、環氧乙烷、氯化(huà)氫等等。檢測VOC檢測 器可以使用前章介紹(shào)的光離子化(huà)檢測器。氧氣也是在工(gōng)業環境中(zhōng),尤其是(shì)密閉(bì)環境中需(xū)要(yào)十分注意因素。一般我們將氧氣(qì)含量超過23.5%稱為氧氣過量(富氧),此時很容易發生爆炸的危險;而氧氣含量低於19.5%為氧氣不足(缺氧),此時很容(róng)易發生工(gōng)人窒(zhì)息(xī)、昏迷以至死亡的危險。正常(cháng)的氧氣含量應當在20.9%左右(yòu)。氧氣檢測(cè)儀也是電化學傳感器的(de)一種(zhǒng)