Načelo in uporaba detektorjev strupenih in škodljivih plinov
Princip in uporaba detektorjev strupenih in škodljivih plinov/Ključna komponenta detektorjev plinov so senzorji plina. Plinske senzorje lahko načeloma razdelimo v tri kategorije:
A) Plinski senzorji, ki uporabljajo fizikalne in kemijske lastnosti, kot so tip polprevodnika (površinsko nadzorovan, prostorninsko nadzorovan, tip površinskega potenciala), tip katalitičnega zgorevanja, tip toplotne prevodnosti trdnih snovi itd.
B) Plinski senzorji, ki uporabljajo fizikalne lastnosti, kot so toplotna prevodnost, optične motnje, infrardeča absorpcija itd.
C) Plinski senzorji, ki uporabljajo elektrokemične lastnosti, kot so elektroliza s konstantnim potencialom, Gavannijeva baterija, membranska ionska elektroda, fiksni elektrolit itd.
Glede na nevarnosti razvrščamo strupene in škodljive pline v dve kategoriji: gorljive pline in strupene pline. Zaradi različnih lastnosti in nevarnosti se razlikujejo tudi metode njihovega odkrivanja.
Vnetljiv plin je najpogostejši nevaren plin, ki ga srečamo v industrijskih okoljih, kot je petrokemična industrija. Sestoji predvsem iz organskih plinov, kot so alkani, in nekaterih anorganskih plinov, kot je ogljikov monoksid. Eksplozija gorljivih plinov mora izpolnjevati določene pogoje, to je določeno koncentracijo gorljivih plinov, določeno količino kisika in dovolj toplote za vžig njihovega vira vžiga. To so trije bistveni elementi eksplozije in nobeden od njih ni nepogrešljiv. Z drugimi besedami, odsotnost katerega koli od teh pogojev ne bo povzročila požara ali eksplozije.
Ko se gorljivi plini (para, prah) in kisik pomešajo in dosežejo določeno koncentracijo, bo ob srečanju z virom ognja z določeno temperaturo prišlo do eksplozije. Koncentracijo vnetljivega plina, ki eksplodira, ko se sreča z virom ognja, imenujemo meja koncentracije eksplozije, imenovana meja vnetljivosti, ki je na splošno izražena v %.
Pri našem delu se detektorji, ki merijo te pline z uporabo LEL, običajno uporabljajo kot katalitični detektorji zgorevanja. Njegov princip je dvojni most (običajno imenovan Wheatstonov most) detekcijska enota. Eden od teh platinastih žičnih mostov je prevlečen s katalitičnimi zgorevalnimi snovmi. Dokler je mogoče z elektrodo vžgati kateri koli vnetljiv plin, se bo upor mostu iz platinske žice spreminjal zaradi temperaturnih sprememb. Ta sprememba upora je sorazmerna s koncentracijo vnetljivega plina. Koncentracijo gorljivega plina je mogoče izračunati prek sistema vezja instrumenta in mikroprocesorja. Na trgu najdemo tudi detektorje toplotne prevodnosti VOL, ki neposredno merijo prostorninsko koncentracijo gorljivih plinov, obstajajo pa že detektorji, ki združujejo LEL/VOL. Detektor vnetljivih snovi VOL je posebej primeren za merjenje volumske (VOL) koncentracije vnetljivih plinov v hipoksičnih okoljih (pomanjkanje kisika).
Strupeni plini so lahko prisotni tako v proizvodnih surovinah, kot je večina organskih kemikalij (VOC), kot v stranskih proizvodih v različnih fazah proizvodnega procesa, kot so amoniak, ogljikov monoksid, vodikov sulfid itd. So najbolj nevarni dejavniki za delavce. Ta vrsta škode ne vključuje le takojšnje škode, kot je fizično nelagodje, bolezen, smrt itd., temveč tudi dolgotrajno škodo človeškemu telesu, kot je invalidnost, rak itd. Odkrivanje teh strupenih in škodljivih plinov je vprašanje, ki bi mu morale države v razvoju začeti posvečati dovolj pozornosti.
Trenutno za detekcijo specifičnih strupenih plinov največ uporabljamo specializirane plinske senzorje. Vključuje lahko vse zgoraj navedene plinske senzorje, pa tudi fotoionizacijski detektor, opisan v prejšnjih dveh poglavjih. Med njimi je najpogostejša metoda za odkrivanje anorganskih plinov z relativno zrelo tehnologijo in najboljšimi celovitimi indikatorji metoda elektrolize s konstantnim potencialom, znana tudi kot elektrokemični senzorji.
Elektrokemični senzor je sestavljen iz dveh reakcijskih elektrod – delovne elektrode, nasprotne elektrode in referenčne elektrode – nameščenih v določenem elektrolitu (kot je prikazano na zgornji sliki), nato pa se med reakcijskima elektrodama uporabi zadostna napetost, da omogoči Redox se izvede skozi plin, ki ga je treba meriti, prevlečen s filmom katalizatorja težke kovine, nato pa se tok, ki nastane med plinsko elektrolizo, izmeri skozi sistem vezja v instrumentu. Nato mikroprocesor v notranjosti izračuna koncentracijo plina.
Trenutno elektrokemični senzorji, ki lahko zaznajo določene pline, vključujejo ogljikov monoksid, vodikov sulfid, žveplov dioksid, dušikov oksid, dušikov dioksid, amoniak, klor, cianurno kislino, etilen oksid, vodikov klorid itd.
Detekcija VOC detektorja lahko uporabi fotoionizacijski detektor, predstavljen v prejšnjem poglavju. Kisik je tudi dejavnik, ki zahteva veliko pozornosti v industrijskih okoljih, zlasti v zaprtih okoljih. Na splošno, ko vsebnost kisika preseže 23,5 %, se to imenuje prekomerni kisik (obogateni kisik), kar lahko zlahka privede do nevarnosti eksplozije; Če je vsebnost kisika manjša od 19,5 %, to kaže na pomanjkanje kisika (hipoksija), ki zlahka povzroči zadušitev, komo in celo smrt delavcev. Normalna vsebnost kisika naj bi bila okoli 20,9 %. Detektorji kisika so tudi vrsta elektrokemičnega senzorja.
