Toksiliste ja kahjulike gaaside detektorite põhimõte ja kasutamine
Mürgiste ja kahjulike gaaside detektorite põhimõte ja rakendus/Gaasidetektorite võtmekomponendiks on gaasiandurid. Gaasiandurid võib põhimõtteliselt jagada kolme kategooriasse:
A) Gaasiandurid, mis kasutavad füüsikalisi ja keemilisi omadusi, nagu pooljuhttüüp (pindjuhitav, ruumala reguleeritav, pinnapotentsiaali tüüp), katalüütilise põlemise tüüp, tahke soojusjuhtivuse tüüp jne.
B) gaasiandurid, mis kasutavad füüsikalisi omadusi, nagu soojusjuhtivus, optilised häired, infrapuna neeldumine jne.
C) Gaasiandurid, mis kasutavad elektrokeemilisi omadusi, nagu konstantse potentsiaaliga elektrolüüs, Gavanni aku, membraani ioonelektrood, fikseeritud elektrolüüt jne.
Ohtude järgi liigitame mürgised ja kahjulikud gaasid kahte kategooriasse: põlevgaasid ja mürgised gaasid. Erinevate omaduste ja ohtude tõttu on ka nende avastamismeetodid erinevad.
Põlevgaas on kõige levinum ohtlik gaas, mida kohtab tööstuslikes tingimustes, näiteks naftakeemiatööstuses. See koosneb peamiselt orgaanilistest gaasidest, nagu alkaanid, ja teatud anorgaanilistest gaasidest, nagu süsinikmonooksiid. Põlevgaaside plahvatus peab vastama teatud tingimustele, st teatud põlevgaaside kontsentratsioonile, teatud kogusele hapnikku ja piisavale soojusele, et süüdata nende süüteallikas. Need on plahvatuse kolm olulist elementi ja ükski neist pole hädavajalik. Teisisõnu, nende tingimuste puudumine ei põhjusta tulekahju ega plahvatust.
Kui põlevad gaasid (aur, tolm) ja hapnik segunevad ja saavutavad teatud kontsentratsiooni, toimub teatud temperatuuriga tuleallikaga kokku puutudes plahvatus. Põlevgaasi kontsentratsiooni, mis plahvatab tuleallikaga kokku puutudes, nimetame plahvatuskontsentratsiooni piiriks, mida nimetatakse süttivuspiiriks, mida üldiselt väljendatakse protsentides.
Meie töös kasutatakse katalüütiliste põlemisdetektoritena tavaliselt detektoreid, mis mõõdavad neid gaase LEL-i abil. Selle põhimõte on kahe silla (tavaliselt viidatud kui Wheatstone'i silla) tuvastamise üksus. Üks neist plaatina traatsildadest on kaetud katalüütiliste põlemisainetega. Kuni mis tahes süttivat gaasi saab elektroodiga süüdata, muutub plaatina traatsilla takistus temperatuurimuutuste tõttu. See takistuse muutus on võrdeline põleva gaasi kontsentratsiooniga. Põlevgaasi kontsentratsiooni saab arvutada instrumendi ahelasüsteemi ja mikroprotsessori kaudu. Turult võib leida ka soojusjuhtivusega VOL-andureid, mis mõõdavad otseselt põlevgaaside mahukontsentratsiooni, ja juba on olemas andureid, mis kombineerivad LEL/VOL-i. Põlevgaaside detektor VOL sobib eriti hästi põlevate gaaside mahu (VOL) kontsentratsiooni mõõtmiseks hüpoksilises (hapnikuvaeses) keskkonnas.
Mürgised gaasid võivad esineda nii tootmistoorainetes, nagu enamik orgaanilisi kemikaale (LOÜ), kui ka tootmisprotsessi eri etappides esinevates kõrvalsaadustes, nagu ammoniaak, süsinikmonooksiid, vesiniksulfiid jne. Need on töötajatele kõige ohtlikumad tegurid. Seda tüüpi kahju ei hõlma mitte ainult vahetut kahju, nagu füüsiline ebamugavustunne, haigus, surm jne, vaid ka pikaajalisi kahjustusi inimkehale, nagu puue, vähk jne. Nende mürgiste ja kahjulike gaaside tuvastamine on probleem, millele arengumaad peaksid hakkama piisavalt tähelepanu pöörama.
Praegu kasutame spetsiifiliste mürgiste gaaside tuvastamiseks enim spetsiaalseid gaasiandureid. See võib sisaldada kõiki ülaltoodud gaasiandureid, aga ka kahes eelmises peatükis kirjeldatud fotoionisatsioonidetektorit. Nende hulgas on kõige levinum anorgaaniliste gaaside tuvastamise meetod suhteliselt küpse tehnoloogia ja parimate kõikehõlmavate näitajatega konstantse potentsiaali elektrolüüsi meetod, tuntud ka kui elektrokeemilised andurid.
Elektrokeemiline andur koosneb kahest reaktsioonielektroodist – tööelektroodist, vastuelektroodist ja võrdluselektroodist –, mis on asetatud kindlasse elektrolüüti (nagu on näidatud ülaltoodud joonisel) ning seejärel rakendatakse reaktsioonielektroodide vahele piisav pinge, et võimaldada redoksil viiakse läbi mõõdetava gaasi kaudu, mis on kaetud raskmetallkatalüsaatorkilega, ja seejärel mõõdetakse gaasi elektrolüüsi käigus tekkivat voolu läbi seadme ahelasüsteemi. Seejärel arvutab sees olev mikroprotsessor gaasi kontsentratsiooni.
Praeguseks on elektrokeemilised andurid, mis suudavad tuvastada konkreetseid gaase, näiteks süsinikmonooksiidi, vesiniksulfiidi, vääveldioksiidi, lämmastikoksiidi, lämmastikdioksiidi, ammoniaaki, kloori, tsüanuurhapet, etüleenoksiidi, vesinikkloriidi jne.
Lenduvate orgaaniliste ühendite detektori tuvastamiseks saab kasutada eelmises peatükis tutvustatud fotoionisatsioonidetektorit. Hapnik on ka tegur, mis nõuab suurt tähelepanu tööstuskeskkonnas, eriti suletud keskkonnas. Üldiselt, kui hapnikusisaldus ületab 23,5 protsenti, nimetatakse seda liigseks hapnikuks (rikastatud hapnik), mis võib kergesti põhjustada plahvatusohu; Kui hapnikusisaldus on alla 19,5 protsendi, näitab see hapnikupuudust (hüpoksia), mis võib kergesti põhjustada lämbumist, koomat ja isegi surma. Normaalne hapnikusisaldus peaks olema umbes 20,9 protsenti. Hapnikudetektorid on ka teatud tüüpi elektrokeemilised andurid.
