Myrkyllisten ja haitallisten kaasujen ilmaisimien periaate ja käyttö
Myrkyllisten ja haitallisten kaasujen ilmaisimien periaate ja käyttötarkoitus/Kaasuilmaisimien avainkomponentti on kaasuanturit. Kaasuanturit voidaan jakaa periaatteessa kolmeen luokkaan:
A) Kaasuanturit, jotka käyttävät fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, kuten puolijohdetyyppiä (pintaohjattu, tilavuusohjattu, pintapotentiaalityyppi), katalyyttisen palamisen tyyppi, kiinteän lämmönjohtavuuden tyyppi jne.
B) Kaasuanturit, jotka käyttävät fysikaalisia ominaisuuksia, kuten lämmönjohtavuutta, optisia häiriöitä, infrapuna-absorptiota jne.
C) Sähkökemiallisia ominaisuuksia hyödyntävät kaasuanturit, kuten vakiopotentiaalielektrolyysi, Gavanni-akku, kalvoionielektrodi, kiinteä elektrolyytti jne.
Vaarojen mukaan luokittelemme myrkylliset ja haitalliset kaasut kahteen luokkaan: palavat kaasut ja myrkylliset kaasut. Niiden erilaisten ominaisuuksien ja vaarojen vuoksi myös niiden havaitsemismenetelmät vaihtelevat.
Palava kaasu on yleisin vaarallinen kaasu, jota tavataan teollisissa ympäristöissä, kuten petrokemian teollisuudessa. Se koostuu pääasiassa orgaanisista kaasuista, kuten alkaaneista, ja tietyistä epäorgaanisista kaasuista, kuten hiilimonoksidista. Palavien kaasujen räjähdyksen on täytettävä tietyt ehdot, eli tietty palavien kaasujen pitoisuus, tietty määrä happea ja riittävä lämpö sytyttääkseen niiden sytytyslähteen. Nämä ovat räjähdyksen kolme olennaista elementtiä, eikä mikään niistä ole välttämätön. Toisin sanoen näiden olosuhteiden puuttuminen ei aiheuta tulipaloa tai räjähdystä.
Kun palavat kaasut (höyry, pöly) ja happi sekoittuvat ja saavuttavat tietyn pitoisuuden, tapahtuu räjähdys, kun se kohtaa tietyn lämpötilan palolähteen. Kutsumme palavan kaasun pitoisuutta, joka räjähtää tullessaan tulenlähteeseen, räjähdyspitoisuusrajaksi, jota kutsutaan syttymisrajaksi, joka ilmaistaan yleensä prosentteina.
Työssämme käytetään yleisesti katalyyttisinä paloilmaisimina ilmaisimia, jotka mittaavat näitä kaasuja LEL:llä. Sen periaate on kaksoissilta (jota kutsutaan yleisesti Wheatstone-sillaksi) tunnistusyksikkö. Yksi näistä platinalankasilloista on päällystetty katalyyttisillä palamisaineilla. Niin kauan kuin mikä tahansa palava kaasu voi syttyä elektrodilla, platinalankasillan vastus muuttuu lämpötilan muutosten vuoksi. Tämä vastuksen muutos on verrannollinen palavan kaasun pitoisuuteen. Palavan kaasun pitoisuus voidaan laskea instrumentin piirijärjestelmän ja mikroprosessorin avulla. Markkinoilta löytyy myös suoraan palavien kaasujen tilavuuspitoisuutta mittaavia lämmönjohtavuuden VOL-ilmaisimia, ja LEL/VOL-yhdistelmiä on jo olemassa. VOL-palamisilmaisin soveltuu erityisen hyvin palavien kaasujen tilavuuspitoisuuden (VOL) mittaamiseen hypoksisissa (happivajeissa) ympäristöissä.
Myrkyllisiä kaasuja voi esiintyä sekä tuotannon raaka-aineissa, kuten useimmissa orgaanisissa kemikaaleissa (VOC), että sivutuotteissa tuotantoprosessin eri vaiheissa, kuten ammoniakki, hiilimonoksidi, rikkivety ja niin edelleen. Ne ovat työntekijöille vaarallisimpia tekijöitä. Tämäntyyppiset haitat eivät sisällä vain välittömiä haittoja, kuten fyysistä epämukavuutta, sairautta, kuolemaa jne., vaan myös pitkäaikaisia ihmiskehoon kohdistuvia haittoja, kuten vammaisuutta, syöpää jne. Näiden myrkyllisten ja haitallisten kaasujen havaitseminen on Asia, johon kehitysmaiden pitäisi alkaa kiinnittää riittävästi huomiota.
Käytämme tällä hetkellä eniten erikoistuneita kaasuantureita tiettyjen myrkyllisten kaasujen havaitsemiseen. Se voi sisältää kaikki yllä luetellut kaasuanturit sekä kahdessa edellisessä luvussa kuvatun fotoionisaatioilmaisimen. Niistä yleisin menetelmä epäorgaanisten kaasujen havaitsemiseen suhteellisen kypsällä tekniikalla ja parhaimmilla kattavilla indikaattoreilla on jatkuvan potentiaalin elektrolyysimenetelmä, joka tunnetaan myös nimellä sähkökemialliset anturit.
Sähkökemiallinen anturi koostuu kahdesta reaktioelektrodista - työelektrodista, vastaelektrodista ja vertailuelektrodista - jotka on sijoitettu tiettyyn elektrolyyttiin (kuten yllä olevasta kuvasta näkyy), ja sitten reaktioelektrodien väliin syötetään riittävä jännite, jotta Redox voi suoritetaan mitattavan kaasun läpi, joka on päällystetty raskasmetallikatalyyttikalvolla, ja sitten kaasuelektrolyysin aikana syntyvä virta mitataan laitteen piirijärjestelmän kautta. Sitten sisällä oleva mikroprosessori laskee kaasun pitoisuuden.
Tällä hetkellä sähkökemiallisia antureita, jotka voivat havaita tiettyjä kaasuja, ovat hiilimonoksidi, rikkivety, rikkidioksidi, typpioksidi, typpidioksidi, ammoniakki, kloori, syanuurihappo, eteenioksidi, vetykloridi ja niin edelleen.
VOC-ilmaisimen havaitsemiseen voidaan käyttää edellisessä luvussa esiteltyä fotoionisaatioilmaisinta. Happi on myös tekijä, joka vaatii suurta huomiota teollisuusympäristöissä, erityisesti suljetuissa ympäristöissä. Yleensä, kun happipitoisuus ylittää 23,5 prosenttia, sitä kutsutaan liialliseksi happiksi (rikastettu happi), joka voi helposti johtaa räjähdysvaaraan; Kun happipitoisuus on alle 19,5 prosenttia, se on merkki hapen puutteesta (hypoksia), joka voi helposti johtaa tukehtumiseen, koomaan ja jopa kuolemaan työntekijöiden keskuudessa. Normaalin happipitoisuuden tulisi olla noin 20,9 prosenttia. Hapenilmaisimet ovat myös eräänlainen sähkökemiallinen anturi.
