Принцип и примена детектора токсичних и штетних гасова
Принцип и примена детектора токсичних и штетних гасова/Кључна компонента гасних детектора су гасни сензори. Сензори за гас се у принципу могу поделити у три категорије:
А) Гасни сензори који користе физичка и хемијска својства, као што су тип полупроводника (површински контролисан, контролисан запремином, тип површинског потенцијала), тип каталитичког сагоревања, тип топлотне проводљивости чврстог материјала, итд.
Б) Гасни сензори који користе физичка својства, као што су топлотна проводљивост, оптичке сметње, инфрацрвена апсорпција итд.
Ц) Гасни сензори који користе електрохемијска својства, као што су електролиза константног потенцијала, Гаванни батерија, мембранска јонска електрода, фиксни електролит, итд.
Према опасностима, токсичне и штетне гасове класификујемо у две категорије: запаљиви гасови и токсични гасови. Због различитих својстава и опасности, методе њихове детекције такође се разликују.
Запаљиви гас је најчешћи опасан гас који се среће у индустријским окружењима као што је петрохемијска индустрија. Углавном се састоји од органских гасова као што су алкани и одређених неорганских гасова као што је угљен моноксид. Експлозија запаљивих гасова мора да испуњава одређене услове, односно одређену концентрацију запаљивих гасова, одређену количину кисеоника и довољно топлоте да запали њихов извор паљења. Ово су три битна елемента експлозије, а ниједан од њих није неопходан. Другим речима, одсуство било ког од ових услова неће изазвати пожар или експлозију.
Када се запаљиви гасови (пара, прашина) и кисеоник помешају и достигну одређену концентрацију, доћи ће до експлозије при сусрету са извором ватре одређене температуре. Концентрацију запаљивог гаса који експлодира када дође до извора ватре називамо граничном концентрацијом експлозије, која се назива границом запаљивости, која се генерално изражава у процентима.
У нашем раду као детектори каталитичког сагоревања најчешће се користе детектори који мере ове гасове помоћу ЛЕЛ. Његов принцип је двоструки мост (који се обично назива Витстонов мост) јединица за детекцију. Један од ових мостова од платинасте жице је обложен каталитичким супстанцама за сагоревање. Све док се било који запаљиви гас може запалити од стране електроде, отпор моста од платинасте жице ће се променити услед промена температуре. Ова промена отпора је пропорционална концентрацији запаљивог гаса. Концентрација запаљивог гаса се може израчунати преко система кола инструмента и микропроцесора. На тржишту се могу наћи и ВОЛ детектори топлотне проводљивости који директно мере запреминску концентрацију запаљивих гасова, а већ постоје детектори који комбинују ЛЕЛ/ВОЛ. ВОЛ детектор запаљивих гасова је посебно погодан за мерење запреминске (ВОЛ) концентрације запаљивих гасова у хипоксичним срединама (са недостатком кисеоника).
Токсични гасови могу постојати и у сировинама за производњу, као што је већина органских хемикалија (ВОЦ), и у нуспроизводима у различитим фазама производног процеса, као што су амонијак, угљен моноксид, водоник сулфид итд. Они су најопаснији фактори за раднике. Ова врста штете не укључује само непосредну штету, као што је физичка нелагодност, болест, смрт итд., већ и дуготрајну штету по људско тело, као што је инвалидност, рак, итд. Детекција ових токсичних и штетних гасова је питање којем земље у развоју треба да почну да посвећују довољно пажње.
Тренутно највише користимо специјализоване гасне сензоре за детекцију специфичних токсичних гасова. Може укључити све горе наведене сензоре гаса, као и фотојонизациони детектор описан у претходна два поглавља. Међу њима, најчешћи метод за детекцију неорганских гасова, са релативно зрелом технологијом и најбољим свеобухватним индикаторима, је метода електролизе константног потенцијала, позната и као електрохемијски сензори.
Електрохемијски сензор се састоји од две реакционе електроде – радне електроде, контра електроде и референтне електроде – смештене у одређени електролит (као што је приказано на слици изнад), а затим се примењује довољан напон између реакционих електрода да би се омогућило редокс да се спроводи кроз гас који се мери обложен катализаторским филмом од тешког метала, а затим се струја која се ствара током електролизе гаса мери кроз систем кола у инструменту. Затим микропроцесор изнутра израчунава концентрацију гаса.
Тренутно, електрохемијски сензори који могу да детектују специфичне гасове укључују угљен-моноксид, водоник-сулфид, сумпор-диоксид, азот-оксид, азот-диоксид, амонијак, хлор, цијануричну киселину, етилен-оксид, хлороводоник и тако даље.
За детекцију ВОЦ детектора може се користити фотојонизациони детектор уведен у претходном поглављу. Кисеоник је такође фактор који захтева велику пажњу у индустријским окружењима, посебно у затвореним срединама. Генерално, када садржај кисеоника прелази 23,5 процената, то се назива прекомерним кисеоником (обогаћеним кисеоником), што лако може довести до ризика од експлозије; Када је садржај кисеоника мањи од 19,5 одсто, то указује на недостатак кисеоника (хипоксију), што лако може довести до гушења, коме, па чак и смрти радника. Нормалан садржај кисеоника треба да буде око 20,9 процената. Детектори кисеоника су такође врста електрохемијског сензора.
