A mérgező és káros gázok érzékelőinek elve és alkalmazása
A mérgező és káros gázérzékelők elve és alkalmazása/A gázérzékelők kulcseleme a gázérzékelők. A gázérzékelők alapvetően három kategóriába sorolhatók:
A) Fizikai és kémiai tulajdonságokat hasznosító gázérzékelők, mint például félvezető típusú (felületvezérelt, térfogatvezérelt, felületi potenciál típusú), katalitikus égésű típusú, szilárd hővezető képességű típus stb.
B) Fizikai tulajdonságokat hasznosító gázérzékelők, mint például hővezető képesség, optikai interferencia, infravörös elnyelés stb.
C) Elektrokémiai tulajdonságokat hasznosító gázérzékelők, mint például állandó potenciálú elektrolízis, Gavanni akkumulátor, membránion elektróda, fix elektrolit stb.
A veszélyek szerint a mérgező és káros gázokat két kategóriába soroljuk: éghető gázok és mérgező gázok. Különböző tulajdonságaik és veszélyeik miatt kimutatási módszereik is eltérőek.
Az éghető gáz az ipari környezetben, például a petrolkémiai iparban előforduló leggyakoribb veszélyes gáz. Főleg szerves gázokból, például alkánokból és bizonyos szervetlen gázokból, például szén-monoxidból áll. Az éghető gázok felrobbanásának meg kell felelnie bizonyos feltételeknek, azaz az éghető gázok meghatározott koncentrációjának, bizonyos mennyiségű oxigénnek és elegendő hőnek a gyújtóforrás meggyújtásához. Ez a három alapvető eleme a robbanásnak, és egyik sem nélkülözhetetlen. Más szóval, ezen feltételek bármelyikének hiánya nem okoz tüzet vagy robbanást.
Amikor éghető gázok (gőz, por) és oxigén összekeverednek és elérnek egy bizonyos koncentrációt, robbanás következik be, amikor egy bizonyos hőmérsékletű tűzforrással találkozik. A tűzforrással való találkozáskor felrobbanó éghető gáz koncentrációját robbanási koncentrációs határértéknek nevezzük, amelyet tűzveszélyességi határértéknek nevezünk, amelyet általában százalékban fejeznek ki.
Munkánk során az ezeket a gázokat LEL-lel mérő detektorokat általában katalitikus égésérzékelőként használjuk. Elve egy kettős híd (közkeletű nevén Wheatstone híd) érzékelő egység. Az egyik ilyen platina huzalhidak katalitikus égéstermékekkel vannak bevonva. Amíg bármilyen gyúlékony gázt meg lehet gyújtani az elektródával, addig a platina huzalhíd ellenállása megváltozik a hőmérséklet változása miatt. Ez az ellenállásváltozás arányos az éghető gáz koncentrációjával. Az éghető gáz koncentrációja a műszer áramköri rendszerén és mikroprocesszorán keresztül számítható ki. Az éghető gázok térfogatkoncentrációját közvetlenül mérő hővezető VOL detektorok is megtalálhatók a piacon, és már vannak olyan érzékelők, amelyek kombinálják a LEL/VOL-t. A VOL éghető anyag érzékelő különösen alkalmas éghető gázok térfogati (VOL) koncentrációjának mérésére hipoxiás (oxigénhiányos) környezetben.
Mérgező gázok előfordulhatnak mind a gyártási nyersanyagokban, például a legtöbb szerves vegyi anyagban (VOC), mind a gyártási folyamat különböző szakaszaiban keletkező melléktermékekben, például ammóniában, szén-monoxidban, hidrogén-szulfidban és így tovább. Ezek a legveszélyesebb tényezők a dolgozókra nézve. Ez a fajta ártalom nem csak az azonnali sérüléseket, például fizikai kényelmetlenséget, betegséget, halált stb. foglalja magában, hanem az emberi szervezetet érő hosszú távú károsodásokat is, mint például rokkantság, rák stb. Ezen mérgező és káros gázok kimutatása olyan kérdés, amelyre a fejlődő országoknak kellő figyelmet kell fordítaniuk.
Jelenleg speciális gázérzékelőket használunk leginkább speciális mérgező gázok kimutatására. Tartalmazhatja az összes fent felsorolt gázérzékelőt, valamint az előző két fejezetben ismertetett fotoionizációs detektort. Közülük a szervetlen gázok kimutatására a legelterjedtebb, viszonylag kiforrott technológiával és a legjobb átfogó mutatókkal rendelkező módszer a konstans potenciál elektrolízis módszer, más néven elektrokémiai érzékelők.
Az elektrokémiai érzékelő két reakcióelektródából áll - a munkaelektródából, az ellenelektródából és egy referenciaelektródából -, amelyek egy meghatározott elektrolitban vannak elhelyezve (amint az a fenti ábrán látható), majd elegendő feszültséget kapcsolnak a reakcióelektródák közé, hogy lehetővé tegye a redox működését. nehézfém katalizátorfilmmel bevont mérendő gázon keresztül kell végrehajtani, majd a gázelektrolízis során keletkező áramot a műszerben lévő áramköri rendszeren keresztül mérni, majd a benne lévő mikroprocesszor kiszámítja a gáz koncentrációját.
Jelenleg a meghatározott gázok érzékelésére alkalmas elektrokémiai érzékelők közé tartozik a szén-monoxid, hidrogén-szulfid, kén-dioxid, nitrogén-oxid, nitrogén-dioxid, ammónia, klór, cianursav, etilén-oxid, hidrogén-klorid stb.
A VOC detektor detektálásához felhasználható az előző fejezetben bemutatott fotoionizációs detektor. Az oxigén is olyan tényező, amely nagy figyelmet igényel ipari környezetben, különösen zárt környezetben. Általában, ha az oxigéntartalom meghaladja a 23,5 százalékot, azt túlzott oxigénnek (dúsított oxigénnek) nevezik, ami könnyen robbanásveszélyhez vezethet; Ha az oxigéntartalom 19,5 százalék alatt van, az oxigénhiányra (hipoxiára) utal, ami könnyen fulladáshoz, kómához, sőt akár halálhoz is vezethet a dolgozók körében. A normál oxigéntartalomnak 20,9 százalék körül kell lennie. Az oxigéndetektorok egyfajta elektrokémiai érzékelő is.
