有毒有害氣體檢測儀的分類(lèi)和原理: 氣體檢測儀的關鍵部件是氣體傳感器。
氣體傳感器從原理上(shàng)可(kě)以分為三大類:
A) 利用物理化學性質的氣體傳感器:如半導(dǎo)體(tǐ)式(表(biǎo)麵控製型(xíng)、體積控製型、表麵電位(wèi)型)、催化燃燒式(shì)、固體熱導式等。
B) 利用物理性(xìng)質的氣體傳感器:如熱傳導式、光幹涉式、紅外吸收式(shì)等。
C) 利用(yòng)電(diàn)化學性質的氣體傳感器:如(rú)定(dìng)電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離(lí)子電極式、固定電解質式等。
根據危害(hài),我們將有毒有害氣(qì)體分為(wéi)可燃氣體和有毒氣體兩大類。由於它(tā)們性(xìng)質和危害不同,其檢測手(shǒu)段也有所不同。
可燃(rán)氣體是石油化(huà)工等工業場(chǎng)合遇到最(zuì)多的危險氣體,它主要是烷烴等有(yǒu)機氣體和(hé)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:一定濃度的可燃氣體,一定量的氧氣以及足夠熱量點燃它們的火源,這就是(shì)爆炸三要素,缺(quē)一不可,也就是說,缺少(shǎo)其中任何一個條件都不會引起火災和爆炸。當可燃氣(qì)體(蒸汽、粉塵(chén))和氧氣混合(hé)並(bìng)達(dá)到一定濃度時,遇具(jù)有一定溫度的火源就會發生爆(bào)炸。我們把可燃氣(qì)體遇火源發生爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限(xiàn),簡稱爆炸極限,一(yī)般(bān)用%表示。實際上,這種混合物也不是在任何混合比例上都會發生爆炸而要(yào)有一個濃度範圍。當可燃氣體濃(nóng)度低於LEL(最低爆炸限度)時(可燃氣體濃度不足)和其濃度高於UEL(最高爆炸限度)時(shí)(氧氣不足)都不會發生爆炸。不(bú)同的(de)可燃氣體的(de)LEL和UEL都各不相同(參(cān)見第八期的介紹),
這(zhè)一(yī)點在標定儀器時要十分注意。為安全起見,一般我們應當在(zài)可燃氣(qì)體濃度在LEL的10%和20%時發(fā)出警(jǐng)報(bào),這裏,10%LEL稱(chēng)。作警告警報,而20%LEL稱作危(wēi)險警報。這也就(jiù)是我們將可燃氣體檢測儀又稱作LEL檢測儀的原因。
需要說明(míng)的是,LEL檢(jiǎn)測儀上顯(xiǎn)示的100%不(bú)是(shì)可燃氣體的濃度達到氣體體(tǐ)積的100%,而是達到了LEL的100%,即相當於可燃氣(qì)體的最低爆炸下限(xiàn),如果是甲烷,100%LEL=4%體積濃度(VOL).在(zài)工作中,以LEL方式測量(liàng)這些氣體(tǐ)的檢測儀是我們常見的催化燃燒式檢測儀。它的原(yuán)理是一個雙路電(diàn)橋(一般稱作惠(huì)斯通電(diàn)橋)檢(jiǎn)測單元。在這其中的一個鉑金絲電橋上塗(tú)有催化燃燒物質,不論(lùn)何種易燃氣體,隻要它能夠被電極引燃,鉑金絲電橋的電阻(zǔ)就會由於溫度變化發(fā)生改變,這種電阻變化同可燃氣體的(de)濃度成一定比例,通過儀器的電路係統(tǒng)和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度。直接測量(liàng)可燃氣體的體積濃度的熱導式VOL檢測器也可以在市場上得到,同時,也已經有了LEL/VOL合二為(wéi)一的(de)檢測器。VOL可燃檢測器特別適合於在缺氧(氧氣不足)的環境(jìng)中測量可燃
氣體的體積(jī)(VOL)濃度。
有(yǒu)毒氣體既可以存在於生產(chǎn)原料中,如大多數(shù)的有機化(huà)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、一氧化碳、硫(liú)化氫(qīng)等等。它們是對(duì)工作人員造成危害最大的危險(xiǎn)因素。這種危害(hài)不(bú)僅(jǐn)包括立(lì)即的傷害,如身體不適、發病、死亡等等,而且包括對於人體(tǐ)長(zhǎng)期的危害,如致(zhì)殘、癌變等等。對於這些有毒有害(hài)氣體的檢測是我們(men)發展中國家應當開始引起充分重視的(de)問題。
表 常見有毒有害氣體的TWA(8小時統計權(quán)重平均值)、STEL(15分鍾短(duǎn)期(qī)暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC
(車(chē)間最大允(yǔn)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(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TWA、STEL、IDLH、MAC等值(zhí)會有一定的(de)不同目(mù)前,對於特定(dìng)的有毒(dú)氣體的檢測,我們(men)使用最多的是專用氣體傳感(gǎn)器(qì)。它可以包括上麵。所列的所有氣體傳感器,也包(bāo)括前兩章所(suǒ)介紹的光離子化檢測儀。其(qí)中,檢測無機氣體最為普遍、技術相對成熟、綜合指標最好的方法是定電位電解式方法,也就是我們常說的電(diàn)化學傳感(gǎn)器。
電化學(xué)傳感器的構成是:將兩個反應電極--工作(zuò)電極和(hé)對電極以及一個參比電(diàn)極放置在特定電解液(yè)中(如上圖如示),然後在反應電極之間加(jiā)上足(zú)夠的電壓,使透過塗有重金屬催(cuī)化劑薄膜的待(dài)測氣體進行氧化(huà)還原反應,再通過儀器中的電路係統測量氣體電解時產生的電流,然後由其中(zhōng)的微處理器計算出氣體的濃度。
目前,可以檢測到特定(dìng)氣體的電化學傳感器包括:一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯氣、氰氫酸、環氧乙烷、氯化氫等等。檢測VOC檢測 器(qì)可(kě)以使用前章介(jiè)紹的光(guāng)離子化檢測(cè)器。氧氣也是在工業環(huán)境中,尤其是密閉環境中(zhōng)需要十分注意因(yīn)素。一般我們將氧氣含量(liàng)超過23.5%稱為(wéi)氧氣過量(富(fù)氧),此時很容易發生爆炸的危險;而氧氣含量低(dī)於19.5%為氧氣不足(缺氧),此時很容易發生工人窒息、昏迷以至死亡的危險。正常的氧(yǎng)氣含量應當在20.9%左右。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的一(yī)種