Nguyên lý và ứng dụng của máy dò khí độc và có hại
Nguyên lý và ứng dụng của máy dò khí độc hại/Thành phần chính của máy dò khí là cảm biến khí. Về nguyên tắc, cảm biến khí có thể được chia thành ba loại:
A) Cảm biến khí sử dụng các đặc tính vật lý và hóa học, chẳng hạn như loại bán dẫn (điều khiển bề mặt, điều khiển thể tích, loại thế năng bề mặt), loại đốt xúc tác, loại dẫn nhiệt rắn, v.v.
B) Cảm biến khí sử dụng các đặc tính vật lý, chẳng hạn như độ dẫn nhiệt, nhiễu quang, hấp thụ hồng ngoại, v.v.
C) Cảm biến khí sử dụng các đặc tính điện hóa, chẳng hạn như điện phân thế không đổi, pin Gavanni, điện cực ion màng, chất điện phân cố định, v.v.
Theo mức độ nguy hiểm, chúng tôi phân loại khí độc và có hại thành hai loại: khí dễ cháy và khí độc. Do đặc tính và mối nguy hiểm khác nhau nên phương pháp phát hiện của chúng cũng khác nhau.
Khí dễ cháy là loại khí nguy hiểm phổ biến nhất gặp phải trong môi trường công nghiệp như công nghiệp hóa dầu. Nó chủ yếu bao gồm các loại khí hữu cơ như ankan và một số loại khí vô cơ như carbon monoxide. Sự bùng nổ của khí dễ cháy phải đáp ứng một số điều kiện nhất định, đó là nồng độ khí dễ cháy nhất định, một lượng oxy nhất định và đủ nhiệt để đốt cháy nguồn đánh lửa của chúng. Đây là ba yếu tố thiết yếu của sự bùng nổ và không có yếu tố nào trong số đó là không thể thiếu được. Nói cách khác, nếu không có bất kỳ điều kiện nào trong số này sẽ không gây ra cháy nổ.
Khi các khí dễ cháy (hơi nước, bụi) và oxy trộn lẫn và đạt đến nồng độ nhất định sẽ xảy ra vụ nổ khi gặp nguồn lửa có nhiệt độ nhất định. Chúng tôi gọi nồng độ của khí dễ cháy phát nổ khi gặp nguồn lửa là giới hạn nồng độ nổ, được gọi là giới hạn dễ cháy, thường được biểu thị bằng phần trăm.
Trong nghiên cứu của chúng tôi, máy dò đo các loại khí này bằng LEL thường được sử dụng làm máy dò đốt xúc tác. Nguyên lý của nó là một đơn vị phát hiện cầu kép (thường được gọi là cầu Wheatstone). Một trong những cây cầu dây bạch kim này được phủ các chất đốt xúc tác. Chỉ cần điện cực có thể đốt cháy bất kỳ khí dễ cháy nào, điện trở của cầu dây bạch kim sẽ thay đổi do nhiệt độ thay đổi. Sự thay đổi điện trở này tỷ lệ thuận với nồng độ của khí cháy. Nồng độ của khí cháy có thể được tính toán thông qua hệ thống mạch và bộ vi xử lý của thiết bị. Máy dò VOL độ dẫn nhiệt đo trực tiếp nồng độ thể tích của khí dễ cháy cũng có thể được tìm thấy trên thị trường và hiện đã có máy dò kết hợp LEL/VOL. Máy dò dễ cháy VOL đặc biệt thích hợp để đo nồng độ thể tích (VOL) của khí dễ cháy trong môi trường thiếu oxy (thiếu oxy).
Khí độc có thể tồn tại trong cả nguyên liệu thô sản xuất, chẳng hạn như hầu hết các hóa chất hữu cơ (VOC) và các sản phẩm phụ trong các giai đoạn khác nhau của quy trình sản xuất, chẳng hạn như amoniac, carbon monoxide, hydrogen sulfide, v.v. Chúng là những yếu tố nguy hiểm nhất đối với người lao động. Loại tác hại này không chỉ bao gồm tác hại tức thời, chẳng hạn như khó chịu về thể chất, bệnh tật, tử vong, v.v. mà còn gây tổn hại lâu dài cho cơ thể con người, chẳng hạn như tàn tật, ung thư, v.v. Việc phát hiện các loại khí độc hại này là một vấn đề mà các nước đang phát triển nên bắt đầu quan tâm đầy đủ.
Hiện nay, chúng tôi sử dụng nhiều nhất các cảm biến khí chuyên dụng để phát hiện các loại khí độc cụ thể. Nó có thể bao gồm tất cả các cảm biến khí được liệt kê ở trên, cũng như máy dò quang hóa được mô tả trong hai chương trước. Trong số đó, phương pháp phổ biến nhất để phát hiện các loại khí vô cơ, với công nghệ tương đối trưởng thành và các chỉ số toàn diện tốt nhất, là phương pháp điện phân thế năng không đổi, còn được gọi là cảm biến điện hóa.
Cảm biến điện hóa bao gồm hai điện cực phản ứng - điện cực làm việc, điện cực đếm và điện cực tham chiếu - được đặt trong một chất điện phân cụ thể (như minh họa trong hình trên), sau đó đặt đủ điện áp giữa các điện cực phản ứng để cho phép Redox thực hiện được thực hiện thông qua khí cần đo được phủ một màng xúc tác kim loại nặng, sau đó dòng điện sinh ra trong quá trình điện phân khí được đo thông qua hệ thống mạch trong thiết bị, sau đó, bộ vi xử lý bên trong sẽ tính toán nồng độ của khí.
Hiện nay, các cảm biến điện hóa có thể phát hiện các loại khí cụ thể bao gồm carbon monoxide, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, oxit nitric, nitơ dioxide, amoniac, clo, axit cyanuric, oxit ethylene, hydro clorua, v.v.
Việc phát hiện máy dò VOC có thể sử dụng máy dò quang hóa được giới thiệu ở chương trước. Oxy cũng là yếu tố cần được quan tâm rất nhiều trong môi trường công nghiệp, đặc biệt là trong môi trường khép kín. Nói chung, khi hàm lượng oxy vượt quá 23,5% thì được gọi là thừa oxy (oxy giàu), dễ dẫn đến nguy cơ nổ; Khi hàm lượng oxy thấp hơn 19,5%, điều đó cho thấy công nhân không đủ oxy (thiếu oxy), dễ dẫn đến ngạt thở, hôn mê và thậm chí tử vong ở người lao động. Hàm lượng oxy bình thường nên vào khoảng 20,9%. Máy dò oxy cũng là một loại cảm biến điện hóa.
