Das Prinzip und die Anwendung von Detektoren für giftige und schädliche Gase
Das Prinzip und die Anwendung von Detektoren für giftige und schädliche Gase/Die Schlüsselkomponente von Gasdetektoren sind Gassensoren. Gassensoren lassen sich grundsätzlich in drei Kategorien einteilen:
A) Gassensoren, die physikalische und chemische Eigenschaften nutzen, wie z. B. Halbleitertyp (oberflächengesteuert, volumengesteuert, Oberflächenpotentialtyp), katalytischer Verbrennungstyp, fester Wärmeleitfähigkeitstyp usw.
B) Gassensoren, die physikalische Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, optische Interferenz, Infrarotabsorption usw. nutzen.
C) Gassensoren, die elektrochemische Eigenschaften nutzen, wie Elektrolyse mit konstantem Potential, Gavanni-Batterie, Membranionenelektrode, fester Elektrolyt usw.
Entsprechend den Gefahren unterteilen wir giftige und schädliche Gase in zwei Kategorien: brennbare Gase und giftige Gase. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften und Gefahren variieren auch ihre Nachweismethoden.
Brennbares Gas ist das am häufigsten vorkommende gefährliche Gas in industriellen Umgebungen wie der petrochemischen Industrie. Es besteht hauptsächlich aus organischen Gasen wie Alkanen und bestimmten anorganischen Gasen wie Kohlenmonoxid. Die Explosion brennbarer Gase muss bestimmte Bedingungen erfüllen, nämlich eine bestimmte Konzentration brennbarer Gase, eine bestimmte Menge Sauerstoff und ausreichend Wärme, um ihre Zündquelle zu entzünden. Dies sind die drei wesentlichen Elemente einer Explosion, und keines davon ist unverzichtbar. Mit anderen Worten: Das Fehlen einer dieser Bedingungen führt weder zu einem Brand noch zu einer Explosion.
Wenn brennbare Gase (Dampf, Staub) und Sauerstoff vermischt werden und eine bestimmte Konzentration erreichen, kommt es zu einer Explosion, wenn man auf einen Brandherd mit einer bestimmten Temperatur trifft. Wir nennen die Konzentration des brennbaren Gases, das explodiert, wenn es auf die Brandquelle trifft, die Explosionskonzentrationsgrenze, auch Entflammbarkeitsgrenze genannt, die im Allgemeinen in Prozent ausgedrückt wird.
In unserer Arbeit werden Detektoren, die diese Gase mithilfe der UEG messen, häufig als katalytische Verbrennungsdetektoren verwendet. Sein Prinzip ist eine Doppelbrücken-Erkennungseinheit (allgemein als Wheatstone-Brücke bezeichnet). Eine dieser Platindrahtbrücken ist mit katalytischen Verbrennungsstoffen beschichtet. Solange brennbare Gase durch die Elektrode gezündet werden können, ändert sich der Widerstand der Platindrahtbrücke aufgrund von Temperaturänderungen. Diese Widerstandsänderung ist proportional zur Konzentration des brennbaren Gases. Die Konzentration des brennbaren Gases kann über das Schaltkreissystem und den Mikroprozessor des Instruments berechnet werden. Auf dem Markt sind auch Wärmeleitfähigkeits-VOL-Detektoren erhältlich, die die Volumenkonzentration brennbarer Gase direkt messen, und es gibt bereits Detektoren, die LEL/VOL kombinieren. Der VOL-Detektor für brennbare Gase eignet sich besonders zur Messung der Volumenkonzentration (VOL) brennbarer Gase in hypoxischen (sauerstoffarmen) Umgebungen.
Giftige Gase können sowohl in Produktionsrohstoffen wie den meisten organischen Chemikalien (VOCs) als auch in Nebenprodukten in verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses wie Ammoniak, Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff usw. vorhanden sein. Sie sind die gefährlichsten Faktoren für Arbeitnehmer. Diese Art von Schaden umfasst nicht nur unmittelbare Schäden wie körperliche Beschwerden, Krankheit, Tod usw., sondern auch langfristige Schäden am menschlichen Körper wie Behinderung, Krebs usw. Der Nachweis dieser giftigen und schädlichen Gase ist erforderlich Ein Thema, dem die Entwicklungsländer beginnen sollten, ausreichend Aufmerksamkeit zu schenken.
Zur Detektion spezifischer toxischer Gase nutzen wir derzeit vor allem spezielle Gassensoren. Es kann alle oben aufgeführten Gassensoren sowie den in den beiden vorherigen Kapiteln beschriebenen Photoionisationsdetektor umfassen. Unter diesen ist die Elektrolysemethode mit konstantem Potenzial, auch bekannt als elektrochemische Sensoren, die gebräuchlichste Methode zur Erkennung anorganischer Gase mit relativ ausgereifter Technologie und den besten umfassenden Indikatoren.
Der elektrochemische Sensor besteht aus zwei Reaktionselektroden – der Arbeitselektrode, der Gegenelektrode und einer Referenzelektrode – die in einem bestimmten Elektrolyten platziert werden (wie in der Abbildung oben gezeigt), und dann wird zwischen den Reaktionselektroden ausreichend Spannung angelegt, um Redox zu ermöglichen Die Messung erfolgt durch das zu messende Gas, das mit einem Schwermetallkatalysatorfilm beschichtet ist. Anschließend wird der bei der Gaselektrolyse erzeugte Strom über das Schaltkreissystem im Instrument gemessen. Anschließend berechnet der Mikroprozessor im Inneren die Konzentration des Gases.
Derzeit umfassen elektrochemische Sensoren, die bestimmte Gase erkennen können, Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Stickoxid, Stickstoffdioxid, Ammoniak, Chlor, Cyanursäure, Ethylenoxid, Chlorwasserstoff und so weiter.
Zur Erkennung des VOC-Detektors kann der im vorherigen Kapitel vorgestellte Photoionisationsdetektor verwendet werden. Auch Sauerstoff ist ein Faktor, der in industriellen Umgebungen, insbesondere in geschlossenen Umgebungen, große Aufmerksamkeit erfordert. Im Allgemeinen spricht man bei einem Sauerstoffgehalt über 23,5 Prozent von einem Sauerstoffüberschuss (angereicherter Sauerstoff), der leicht zu einer Explosionsgefahr führen kann; Wenn der Sauerstoffgehalt weniger als 19,5 Prozent beträgt, deutet dies auf einen Sauerstoffmangel (Hypoxie) hin, der bei Arbeitern leicht zum Ersticken, Koma und sogar zum Tod führen kann. Der normale Sauerstoffgehalt sollte bei etwa 20,9 Prozent liegen. Sauerstoffdetektoren sind ebenfalls eine Art elektrochemischer Sensor.
