有毒有害氣體檢測儀的分類和原理: 氣體檢測儀的關(guān)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(xué)性質(zhì)的氣體傳感器:如半導(dǎo)體式(表面控制型、體積控制型,、表面電位型),、催化燃燒式、固體熱導(dǎo)式等,。
B) 利用物理性質(zhì)的氣體傳感器:如熱傳導(dǎo)式、光干涉式,、紅外吸收式等,。
C) 利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器: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(zhì)式等。
根據(jù)危害,我們將有毒有害氣體分為可燃?xì)怏w和有毒氣體兩大類,。由于它們性質(zhì)和危害不同,其檢測手段也有所不同,。
可燃?xì)怏w是石油化工等工業(yè)場合遇到多的危險(xiǎn)氣體,,它主要是烷烴等有機(jī)氣體和某些無機(jī)氣體:如一氧化碳等??扇?xì)怏w發(fā)生爆炸必須具備一定的條件,,那就是:一定濃度的可燃?xì)怏w,一定量的氧氣以及足夠熱量點(diǎn)燃它們的火源,,這就是爆炸三要素,缺一不可,,也就是說,,缺少其中任何一個條件都不會引起火災(zāi)和爆炸。當(dāng)可燃?xì)怏w(蒸汽,、粉塵)和氧氣混合并達(dá)到一定濃度時(shí),,遇具有一定溫度的火源就會發(fā)生爆炸。我們把可燃?xì)怏w遇火源發(fā)生爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限,,簡稱爆炸極限,,一般用%表示,。實(shí)際上,這種混合物也不是在任何混合比例上都會發(fā)生爆炸而要有一個濃度范圍,。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度低于LEL(*低爆炸限度)時(shí)(可燃?xì)怏w濃度不足)和其濃度高于UEL(*高爆炸限度)時(shí)(氧氣不足)都不會發(fā)生爆炸,。不同的可燃?xì)怏w的LEL和UEL都各不相同,這一點(diǎn)在標(biāo)定儀器時(shí)要十分注意,。為安全起見,,一般我們應(yīng)當(dāng)在可燃?xì)怏w濃度在LEL的10%和20%時(shí)發(fā)出警報(bào),這里,,10%LEL稱。作警告警報(bào),,而20%LEL稱作危險(xiǎn)警報(bào),。這也就是我們將可燃?xì)怏w檢測儀又稱作LEL檢測儀的原因。
需要說明的是,,LEL檢測儀上顯示的100%不是可燃?xì)怏w的濃度達(dá)到氣體體積的100%,,而是達(dá)到了LEL的100%,即相當(dāng)于可燃?xì)怏w的低爆炸下限,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,。它的原理是一個雙路電橋(一般稱作惠斯通電橋)檢測單元,。在這其中的一個鉑金絲電橋上涂有催化燃燒物質(zhì),不論何種易燃?xì)怏w,,只要它能夠被電極引燃,,鉑金絲電橋的電阻就會由于溫度變化發(fā)生改變,這種電阻變化同可燃?xì)怏w的濃度成一定比例,,通過儀器的電路系統(tǒng)和微處理機(jī)可以計(jì)算出可燃?xì)怏w的濃度,。直接測量可燃?xì)怏w的體積濃度的熱導(dǎo)式VOL檢測器也可以在市場上得到,同時(shí),,也已經(jīng)有了LEL/VOL合二為一的檢測器,。VOL可燃檢測器特別適合于在缺氧(氧氣不足)的環(huán)境中測量可燃?xì)怏w的體積(VOL)濃度,。
有毒氣體既可以存在于生產(chǎn)原料中,如大多數(shù)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)(VOC),,也可能存在于生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)的副產(chǎn)品中,,如氨、一氧化碳,、硫化氫等等,。它們是對工作人員造成危害大的危險(xiǎn)因素。這種危害不僅包括立即的傷害,,如身體不適,、發(fā)病、死亡等等,,而且包括對于人體長期的危害,如致殘,、癌變等等,。對于這些有毒有害氣體的檢測是我們發(fā)展中國家應(yīng)當(dāng)開始引起充分重視的問題。
下表為常見有毒有害氣體的TWA(8小時(shí)統(tǒng)計(jì)權(quán)重平均值),、STEL(15分鐘短期暴露水平),、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC(車間大允許濃度)mg/m3。
有毒氣體 | TWA | STEL | IDLH | MAC |
氨氣(NH3) | 20 | 35 | 500 | 30 |
一氧化碳(CO) | 25 | —— | 1500 | 30 |
*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 | 500 | 100 | —— | —— |
隨氣體種類不同,,其TWA、STEL,、IDLH,、MAC等值會有一定的不同目前,對于特定的有毒氣體的檢測,,我們使用多的是氣體傳感器,。它可以包括上面,。所列的所有氣體傳感器,,也包括前兩章所介紹的光離子化檢測儀,。其中,,檢測無機(jī)氣體為普遍,、技術(shù)相對成熟,、綜合指標(biāo)*好的方法是定電位電解式方法,,也就是我們常說的電化學(xué)傳感器。
電化學(xué)傳感器的構(gòu)成是:將兩個反應(yīng)電極--工作電極和對電極以及一個參比電極放置在特定電解液中(如上圖如示),,然后在反應(yīng)電極之間加上足夠的電壓,,使透過涂有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進(jìn)行氧化還原反應(yīng),再通過儀器中的電路系統(tǒng)測量氣體電解時(shí)產(chǎn)生的電流,,然后由其中的微處理器計(jì)算出氣體的濃度,。
目前,可以檢測到特定氣體的電化學(xué)傳感器包括:一氧化碳,、硫化氫,、二氧化硫、一氧化氮,、二氧化氮、氨氣,、*氣,、氰氫酸、環(huán)氧乙烷,、氯化氫等等,。檢測VOC檢測 器光離子化檢測器,。氧氣也是在工業(yè)環(huán)境中,尤其是密閉環(huán)境中需要十分注意因素,。一般我們將氧氣含量超過23.5%稱為氧氣過量(富氧),,此時(shí)很容易發(fā)生爆炸的危險(xiǎn),;而氧氣含量低于19.5%為氧氣不足(缺氧),,此時(shí)很容易發(fā)生工人窒息,、昏迷以至死亡的危險(xiǎn)。正常的氧氣含量應(yīng)當(dāng)在20.9%左右,。氧氣檢測儀也是電化學(xué)傳感器的一種。
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