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气体检测器的发展和应用

气体检测器的发展和应用

作者:bianji????来源:未知????发布时间:2018-08-09 07:36????浏览量:


关于气体(gases)检测器的发展(Develop)和应用美国(USA)国家职业安全和健康研究院(NIOSH)和美国国家职业安全和健康局(OSHA)发表的研究报告都表明很多致命的密闭空间的事故都同所在空间的气体组份有关。而这些危险组份既可能在工人进入密闭空间之前就已产生存在,或者由于他们在其间的活动形成。绝大多数的事故发生都在于缺乏工人进入密闭空间之前和在其中工作(WORK)过程(guò chéng)中对于危险气体的检测。所有这些研究都表明在涉及(指关联到,牵涉到)密闭空间进入的各个阶段中危险气体检测的重要性。
    矿工可能(maybe)是最早认识到需要一种检测危险气体装置的工人。管廊气体检测仪采用进口气体敏感元件,精度高、可靠性强,响应和恢复时间快、气体选择性好、抗干扰能力强;LCD液晶显示,可实时显示气体的浓度;体积小,重量轻,功耗低,方便携带;采用高性能锂电池,工作时间长,同时采用充电保护和低电压保护,保证电池使用更可靠,寿命更长;快速预热,响应时间迅速。矿井中的气体组份代表了各种各样的危险情况,这其中遇到的有毒气体(Toxic gases)包括(bāo kuò):一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等等,还包括氧气不足的情况。在有些情况下,甲烷也可能达到产生爆炸(blow up)的浓度。由于甲烷没有任何的警报特性,在工人认识到危险发生时,甲烷就可能积聚到了立即爆炸的浓度。任何的火源的出现,比如工人的矿灯都会引起爆炸事故。第一个可燃气体指示器,Davy灯的出现,就为工人的安全提供了保障。这种灯的变种现在仍然应用于矿井的安全检测领域。
    一氧化碳(C)(化学式CO)是矿工们关心的重要危险之一。臭氧检测仪臭氧(O3)是氧气(O2)的同素异形体,它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。分子结构呈三角形,键角为116°,其密度是氧气的1.5倍,在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧是一种强氧化剂,它在水中的氧化还原电位为2.07V,仅次于氟(2.5V),其氧化能力高于氯(1.36V)和二氧化氯(1.5V),能破坏分解细菌的细胞壁,很快地扩散透进细胞内,氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等,也可以直接与细菌、病毒发生作用,破坏细胞、核糖核酸(RNA),分解脱氧核糖核酸(DNA)、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物,使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致,这一过程被称为细胞消散,是由于细胞质在水中被粉碎引起的,在消散的条件下细胞不可能再生。应当指出,与次氯酸类消毒剂不同,臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响,其杀菌能力比氯大600-3000倍,它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的,在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时,0.5-1min内就可以致死细菌。达到相同灭菌效果(如使大肠杆菌杀灭率达99%)所需臭氧水药剂量仅是氯的0.0048%。同样,它也由于缺乏警报特性常常会使工人在不知不觉中处于极为危险的浓度之下。使用一些小动物,像鸟、比如著名的"矿井金丝鸟"就成为在那个时代的定量检测有毒气体无可奈何的方法。后来又出现了测量一氧化碳的比色管,并且在存在这种危险气体的各种场合得到一般应用,以后又有了检测氧气浓度的比色管出现。
    船舰上密闭空间存在有害气体的危险(danger)是对于发展现代气体检测装置(zhuāng zhì)的另一个刺激(stimulate)。1926年,火烧连营般的油船爆炸促使加利福尼亚的标油公司发起研制开发可燃气体(flammable gas)直读指示器的工作。在1927年,OliverW. Johnson发明并提出了一种利用可燃气体在一个铂丝上催化燃烧机理的便携式可燃气体检测器。即使是70年后的今天,在大多数密闭空间检测中用到的检测器仍然采用这种原理,当然,它们已经融入了更多的现代技术成分。1960年,第一代的电化学氧气传感器(transducer)的发现很快使氧气的实时检测也出现在便携仪器之中。今天的工人已经有了更多的选择,使用各种原理制造(zhì zào)的检测管、检测仪随处可见。现在工人面临的问题是:对于特定的环境如何选择合适的检测技术。
对于进入密闭空间和在其中工作时的气体成分检测、管理有着两种主要的需求:一是对于存在的和可能存在的危险气体的正确估计,二是制订对策以减少、控制或维持可能对工人构成威胁的危险气体的浓度。而在得出任何对策之前,就必须对与密闭空间有关和进入过程中的所有可能的危险气体组份进行估计及确认。
     在一些密闭空间中,比如一个孔的大存储罐(Storage tank),现有知识所认识到的危险气体组份浓度可能很低。罐的体积较大,在进入之前,你无法完全控制和准确地描述(description)整个空间的气体是否安全,这就意味着,在大多数情况(Condition)下,只有在进入部位的气体组份得到了通风处理和检测,并且也仅仅预计到了经常遇到的危险情况(氧气不足、甲烷、硫化氢(Hydrogen)等等),而其它可能的危险,比如罐壁吸附物质的释放等等,也许会突然发生,在这种情况下,就需要一种更为广泛的检测手段。
通过非特效测量得到的数据可能会相当复杂。在气体检测中经常使用的金属氧化型(MOS)就会对很多的化合物都具有反应,所以它得到的结果就很难说清楚。另一方面,技术的进步已使我们可以得到原来需要大型、笨重的仪器才能获得的检测仪器。比如,配备多个传感器的复合(recombination)式气体检测仪,现在也可以安装体积小巧的专门测量有机(organic)化合物蒸气的PID(光离子化检测器)。它可以在ppm级的水平上检测大多数的挥发性有机化合物。从而对众多的有机溶剂和化合物发出超限警报。
     在非常多情况下,对于特定密闭容器确定其中的危险气体还是比较容易的。你可以在随处可见的密闭空间中发生的致命事故(accident)的文献资料(Means)中查到主要的危险气体组份,包括:氧气(不足或过量),易燃易爆气体和蒸气,有毒气体(主要是一氧化碳(化学式CO),硫化氢)。尽管还可能存在其它的有毒气体,但CO和H2S仍被认为是致命气体的祸首。但另一方面,尽管其它的有毒气体可能并不常见,但它们引起的危害可能更为致命,尤其可能对工人造成长期的身体损坏和生命威胁。
     解决这些棘手问题的关键就要预计可能存在的危险(danger),然后确定需要采取的措施。气体检测仪是一种气体泄漏浓度检测的仪器仪表工具,主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类,气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。大部分气体检测仪器测得的气体浓度都是体积浓度(ppm)。而按我国规定,特别是环保部门,则要求气体浓度以质量浓度的单位(如:mg/m3)表示,我们国家的标准规范也都是采用质量浓度单位(如:mg/m3;)表示。换句话说,当确定一个检测手段时,最主要的是要保证检测和防护足以对付可能发生的所有危险。

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