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有毒有害气体检测仪的分类和原理

更新时间:2023-11-28点击次数:675

常见的有毒有害气体主要有可燃气体、引起急性中毒的气体(硫化氢、氰化氢等)、以及某些常见的有毒气体一氧化碳、二氧化硫等。

有毒有害气体检测仪的分类和原理:

1.气体检测仪的关键部件是气体传感器,传感器分为三大类:

A)利用物理化学性质的气体传感器:如半导体式(表面控制型、体积控制型、表面电位型)、催化燃烧式、固体热导式等。

B)利用物理性质的气体传感器:如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。

C)利用电化学性质的气体传感器:如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。

2.有毒有害气体分为可燃气体和有毒气体两大类。

可燃气体是石油化工等工业场合遇到最多的危险气体,它主要是烷烃等有机气体和无机气体:如甲烷、一氧化碳等。

可燃气体发生爆炸具备的条件:一定浓度的可燃气体,一定量的氧气以及足够热量点燃的火源,即爆炸三要素,缺一不可。

可燃气体遇火源发生爆炸的浓度称为爆炸浓度极限,简称爆炸极限,一般用%表示。例如一氧化碳与空气混合的爆炸极限为12.5%~74%。当可燃气体浓度低于LEL(爆炸限度)时(可燃气体浓度不足)和其浓度高于UEL(最高爆炸限度)时(氧气不足)都不会发生爆炸。不同的可燃气体的LEL和UEL都不相同,在标定仪器时为安全起见,可燃气体检测仪检测浓度时,在LEL的10%和20%两个量程时设置警报,10%LEL称作警告警报,20%LEL称作危险警报。可燃气体检测仪又称LEL检测仪。LEL检测仪上显示的100%不是可燃气体的浓度达到气体体积的100%,而是达到了LEL的100%,即相当于可燃气体的爆炸下限,如果是甲烷,100%LEL相当于4%体积浓度(VOL)。控制气体浓度是职业安全的一环。加入惰性气体或其他不易燃的气体来降低浓度。 在排放气体前,可以以涤气器、吸附法来清除可爆的气体。

催化燃烧式传感器:原理是一个双路电桥(一般称作惠斯通电桥)检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质,不论何种,只要它能够被电极引燃,铂金丝电桥的电阻就会由于温度变化发生改变,这种电阻变化同可燃气体的浓度成一定比例,通过仪器的电路系统和微处理机可以计算出可燃气体的浓度。直接测量可燃气体的体积浓度的热导式VOL检测器,有了LEL/VOL合二为一的检测器。VOL可燃检测器特别适合于在缺氧(氧气不足)的环境中测量可燃气体的体积(VOL)浓度。


有毒气体:

存在于生产原料中,如大多数的有机化学物质(VOC)。

存在于生产过程的各个环节的副产品中,如氨气、一氧化碳、硫化氢等。

对工作人员造成危害最大的危险因素,如身体不适、发病、死亡等,

对人体长期的危害,如致残、癌变等。这些有毒有害气体的检测是我国在预防职业病工作中最重视的问题。

常见有毒有害气体的TWA(8小时统计权重平均值)、STEL(15分钟短期暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC(车间最大允许浓度)mg/m3。

有毒气体TWA STEL IDLH MAC

氨气(NH3) 25 35 500 30

一氧化碳(CO) 25 -- 1500 30

氯气(Cl2) 0.5 1 30 1

氰化氢(HCN) 10 4.7 50 0.3

硫化氢(H2S) 10 15 300 10

一氧化氮(NO) 25 -- 100 --

二氧化硫(SO2) 2 5 100 15

VOC*50 100 -- --

气体种类不同,其TWA、STEL、IDLH、MAC等值也不同,光离子化检测仪主要检测有机芳香性有毒有害气体。检测有毒有害气体方法是定电位电解式方法即电化学传感器。

电化学传感器:原理是将两个反应电极--工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中,然后在反应电极之间加上足够的电压,使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应,通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流,由其中的微处理器计算出气体的浓度。

可以检测到特定气体的电化学传感器包括:一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、一氧化氮(N0)、二氧化氮(NO2)、氨气(NH3)、氯气(CL2)、氰化氢(HCN)、氯化氢(HCL)等。检测VOC检测器即光离子化检测器。氧气也是在工业环境中,尤其是密闭环境中需要十分注意因素。

氧气含量超过23.5%称为氧气过量(富氧),很容易发生爆炸的危险。

氧气含量低于19.5%为氧气不足(缺氧),很容易发生工人窒息、昏迷以至死亡的危险。正常的氧气含量应当在20.9%左右。氧气检测仪,是一款个人便携式气体检测报警仪,它的传感器采用电化学传感器,反应灵敏,适用于在工矿企业环境空气中连续检测氧气的百分比浓度,当环境浓度偏高时,进行高限、低限声、光、震动报警,警示现场人员尽快撤离危险区域。

选择有毒有害气体检测仪具体体现在:

1)对可燃气体的检测重于对有毒气体的检测。

2)对可能引起急性中毒气体的检测重于对可能引起慢性中毒的气体的检测。

可燃气体泄漏所引起的爆炸事故,使人们对于可燃气体检测十分重视,石化、化工厂的危险气体检测仪都是LEL检测仪。仅配备LEL检测仪对于保护工人的安全和健康远远不够。多数挥发性危险气体都是可燃气体,催化燃烧式的可燃气体检测仪(LEL)并不是对所有的可燃气体检测都有效,它是专门为检测甲烷设计的,而对其它物质的检测性能比较差。可以检测出的除甲烷以外的可燃气体的下限浓度要远远高于允许浓度。对于苯、氨气等危险有毒气体,单纯使用可燃气体检测仪是十分危险的。(比如,苯的爆炸下限是1.2%,它在LEL检测仪上的校正系数是2.51,也就是说,苯在一个用甲烷标定的LEL检测仪上的显示的浓度只是其实际浓度的40%!!这样,用LEL可以检测到的苯的警报浓度是10%LEL=10%×1.2%×2.51=3.0×10-3,这个浓度同苯的允许浓度5×10-6相比要高近600倍!。同样,氨气在LEL检测仪上得到的警报浓度1.5×10-2也要比其允许浓度2.5×10-5高大约600倍)。根据所检测气体对象的不同,正确选择有毒气体检测仪是解决问题的根本。

对于引起急性中毒的气体,比如硫化氢、氢化氰等的检测较为重视,但对于慢性中毒的气体,比如芳香烃、醇类等的检测重视不够,其实后者对人体的健康和安全的危害会直接导致人体发生癌变及相关隐形病症,影响人的寿命和健康。选择可以检测较低浓度的有机气体检测仪是预防职业病的关键。

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