工業氣（qì）體在電子工業（yè）中的應用（yòng）

 有毒有（yǒu）害氣體檢測儀的分類和原理：氣體檢測儀的關鍵部件是氣體傳感器。

 氣體（tǐ）傳感（gǎn）器從（cóng）原理上可以分為三大類：

A）利用物理化學性質的氣體傳感器：如半導體式（表麵控製型、體積控製型、表麵電位型）、催化燃燒式、固體熱導式等（děng）。

B）利用物理性質的氣體（tǐ）傳感器：如熱傳導式、光幹涉式、紅外吸收式等。

C）利用電化學性質的氣體傳感器：如定（dìng）電位電解式、迦伐尼電（diàn）池式、隔膜離子電極式、固定電（diàn）解質（zhì）式（shì）等。

根據危害，我們（men）將有毒有害氣體分為可燃氣體和有毒（dú）氣（qì）體（tǐ）兩大（dà）類。

由於它們（men）性質和危害不同，其檢測手段也有所不同。

可燃氣體是石油化工等工業場（chǎng）合遇到最多的危險（xiǎn）氣體，它（tā）主要是烷烴等有機氣體和某些無機氣體：如一氧化碳等。 可燃氣體發生爆（bào）炸必須具備一定的條（tiáo）件，那就是：一定濃度的（de）可燃氣體，一定量的氧氣以及足夠熱（rè）量點燃它們的火源，這（zhè）就是爆炸三要素（如上左圖（tú）所示（shì）的爆炸（zhà）三角形），缺一不可（kě），也就（jiù）是說，缺少（shǎo）其中（zhōng）任何一個（gè）條件都不會引起火災和爆炸。 當（dāng）可燃氣體（蒸汽、粉塵（chén））和（hé）氧氣混合並達到一定濃度時（shí），遇具有一定溫度的火源就會發生（shēng）爆炸（zhà）。我們把可燃（rán）氣體遇火源發生爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限，簡稱爆炸極限，一（yī）般用%表示。實際上，這種混合物也不是在任何混合比例上都會發生爆炸而要（yào）有一個濃度（dù）範圍。

當可燃氣體濃度低於LEL（最低爆炸限度）時（可燃氣（qì）體濃度不（bú）足）和（hé）其濃度高於（yú）UEL（最高爆炸限度）時（氧氣不足）都不（bú）會發生爆炸。不同的可燃（rán）氣體的LEL和（hé）UEL都各不相同（參（cān）見第八期的介紹），這一點在標定儀器時要十分注意。為安全起見，一般我們應當在可燃（rán）氣體濃度（dù）在LEL的10%和20%時發出警報，這裏，10%LEL稱。作警告警報，而20%LEL稱作危險警報。這也就是我們（men）將（jiāng）可燃氣體檢測儀（yí）又稱作LEL檢測儀的原因。

需要說明的是，LEL檢測儀上（shàng）顯示（shì）的100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積的100%，而是達到了LEL的100%，即相當於可燃氣體的最低爆炸下限，如果是甲烷，100%LEL=4%體積濃度（VOL）.在工作中，以LEL方式測量這（zhè）些氣體的檢測儀是我們常見的催化燃燒式檢測儀。它的原理是一個雙（shuāng）路電橋（一般稱作惠斯通電橋）檢測單元。在這其中的一個鉑金（jīn）絲電橋（qiáo）上塗有催化燃燒物質（zhì），不論何種易（yì）燃氣體，隻要它能夠被電極引燃（rán），鉑金絲電橋的電阻就會由於溫（wēn）度變化發生改變，這種電阻變化同可燃（rán）氣體的濃度成一定比例，通過儀器的電路係（xì）統和微處理機可以計（jì）算（suàn）出可燃氣體的濃（nóng）度。 直接測量可燃氣體的體積濃度的熱導（dǎo）式VOL檢測器也可以在市場上（shàng）得到，同時，也已經有了LEL/VOL合二為一的檢（jiǎn）測器。VOL可燃檢測器特別適合（hé）於在缺氧（氧氣不足（zú））的環境中測量可燃氣體的體（tǐ）積（VOL）濃（nóng）度。

有毒氣體既可以存在於生產原料中，如（rú）大多數的有（yǒu）機化學物質（VOC），也可能（néng）存在於生（shēng）產過程的各（gè）個環節的副產品中，如（rú）氨（ān）、一（yī）氧化碳（tàn）、硫（liú）化氫等等。它們是對工作人員造成（chéng）危害（hài）最大的危險因素（sù）。這種（zhǒng）危害不僅包括立即的（de）傷害，如身體不適、發病、死亡等等，而且包括對於人體長期的危（wēi）害，如致殘、癌變等等。對（duì）於這些有毒（dú）有害氣體的檢測是我們發展中國家（jiā）應當開始（shǐ）引起充分重視的問題。

常見有（yǒu）毒（dú）有害（hài）氣體的TWA（8小時（shí）統（tǒng）計權重平均值（zhí））、STEL（15分鍾短期暴露水平）、IDLH（立即致死量）（ppm）和MAC（車間最大允許濃度）mg/m3。

有毒氣體 TWA STEL IDLH MAC

氨氣 (NH3) 25 35 500 30

一氧化碳(CO) 25 — 1500 30

氯氣 (Cl2) 0.5 1 30 1

氰化（huà）氫（qīng） (HCN) 10 4.7 50 0.3

硫化氫(H2S) 10 15 300 10

一氧化氮 (NO) 25 — 100 –

二（èr）氧化硫(SO2) 2 5 100 15

VOC* 50 100 — –

隨氣體（tǐ）種類不同，其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一定的不同 目（mù）前，對於特定的有毒氣體的檢測，我們使用（yòng）最多的是專用氣體傳感器。它可以包括上麵。所（suǒ）列的所有氣體傳感器，也包（bāo）括前兩章所介（jiè）紹的（de）光離子化檢測儀。其中，檢測無機氣體最為普遍（biàn）、技術相對成熟、綜合指標最好的方法是定電位電解式方法（fǎ），也就是我們常說的（de）電化學傳（chuán）感器。

電化學傳感（gǎn）器的構成是：將兩個（gè）反應電極–工（gōng）作電極和對電（diàn）極以及一個參（cān）比電極（jí）放置（zhì）在特定電解液中（如上圖如示），然後在反應電（diàn）極之間加（jiā）上足夠的電壓，使透過塗有重金（jīn）屬催化劑（jì）薄膜的待測氣體進行氧化還原反（fǎn）應，再通過儀器中的電路係統測量氣體電解時產（chǎn）生的電流，然後由其中的微處理器計算出氣體的濃（nóng）度。

目前在選擇有毒有（yǒu）害（hài）氣體檢測儀時的問題： 在我國，由（yóu）於曆史和認識上（shàng）的原因，我們在選用各類檢測（cè）儀時存（cún）在的問題還比較多，具體體現在：

1） 對可燃氣體的檢測重於（yú）對有毒氣體（tǐ）的檢測。

2） 對可能引起（qǐ）急（jí）性中毒氣（qì）體（tǐ）的檢測重於對可能引起慢性中毒的氣（qì）體（tǐ）的檢測。

由於眾多可燃氣體泄漏所引起的爆炸事故的血（xuè）的教訓，使人們（men）對於可燃（rán）氣體檢測十分重（chóng）視，可以講，任何一個石化、化工廠，絕大多數的危險氣（qì）體檢測儀都是LEL檢測儀。但僅配（pèi）備LEL檢測儀對於真正保護工人的安全和健康還是遠遠不夠的。 不可否認的是，大多數的揮發性危險（xiǎn）氣體都是可燃氣體，但是，催化燃燒式（shì）的可燃氣體檢測儀（LEL）並不是對所有（yǒu）的可燃氣體檢（jiǎn）測都是最佳選擇。它是（shì）專門為檢測甲烷設計的，而對其它（tā）物質的檢測性能比較差。所以，它們可以檢測出的除（chú）甲烷以外的可（kě）燃氣體（tǐ）的下限濃度要遠遠高於它們的允許濃度。

比如（rú）：對於苯、氨氣等危險（xiǎn）有毒氣體，單純使用可（kě）燃氣體檢測儀就是（shì）一個十分危險的做法。比如，苯的爆炸下限是1.2%，它（tā）在LEL檢測儀上的校正係數是2.51，也就是說，苯在（zài）一個用甲烷標定（dìng）的LEL檢測儀上的顯示的濃度隻是其實際濃度（dù）的40%！！這樣，用LEL可以檢測到的苯的最低警報濃度是10%LEL=10%*1.2%*2.51=3.0*10-3，這個濃度同苯的允許（xǔ）濃度5*10-6相比要（yào）高近600倍!!。同樣，氨在LEL檢測儀上（shàng）得到的警報濃度1.5*10-2也要比其允許濃度2.5*10-5高大（dà）約600倍。因此根據所檢測氣體的不同，選（xuǎn）擇（zé）特定有毒氣體檢測儀要比單純選擇LEL檢測儀更加安全可靠（kào）得多。

另外，目前我們對於可以引起急性中毒的氣（qì）體，比（bǐ）如硫化氫（qīng）、氰氫（qīng）酸等的（de）檢測較（jiào）為重視，但對於可以（yǐ）引起慢性中毒的氣體，比（bǐ）如芳香烴、醇類等的（de）檢測（cè）重視不夠，其實後者對於工人健康和安全的（de）危害絲毫不遜於可以引起急性中毒的氣體！它們可能引起癌變和其它的隱形病症，影響工人的壽（shòu）命和健康。這種現象的出現，除了認識上（shàng）的原因以外，以前市場上缺乏合適的、可以檢測較低濃度的有機（jī）氣體檢測儀也是一個重要的原因。 隨（suí）著科學技術水平的發展和人們健康認識（shí）的提高，人（rén）們已經不滿足於僅僅”高高興興上班來，平（píng）平安安回家去”，而是追求著更高的生活質量（liàng）和（hé）生活條件。人們不僅關心著今日的工作，更（gèng）關心著明天—-退（tuì）休以後的生活。

因此在（zài）工業衛生和工業安全工作中要不斷（duàn）地（dì）引入新觀念、新思路才能不（bú）僅要（yào）避（bì）免眼前（qián）的危險（xiǎn）發生，而更要注意避免日後悲劇的發生，所有這些（xiē），都需要通過法規製定（dìng）和人們素質的提高得到不斷地改善和提（tí）高。我們將在下節內容中探討如何選擇和維護各類有毒有害氣體傳感器。

來源: | 作者:heshenggas |