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有毒有害氣體檢測器在勞動安全和工業衛生中的應用(一)

時間:2013-09-30    作者:developer    點擊:140次
在這裏AG娱乐將著重討論其它無機有毒有害氣體檢測儀的原理和應用,但實際上,AG娱乐很難將有毒有害 氣體簡單地分為有機、無機兩大類。因為在現實情況中,安全和衛生方麵的遇到的氣體很多都是有機無機氣體的混合物。隻是由於各種原因,目前AG娱乐對於有毒有害 氣體的認識還更多地集中於可燃氣體、可以引起急性中毒的氣體(硫化氫、氰氫酸等)、以及某些常見的有毒氣體(一氧化碳)、氧氣等檢測儀上,因此,本文將首 先著重介紹這類檢測儀,並綜合目前的情況對各類有毒有害(無機/有機)氣體檢測儀的應用提出建議。

有毒有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。氣體傳感器從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。

B)利用物理性質的氣體傳感器: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:如定電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質式等。

      根據危害,AG娱乐將有毒有害氣體分為可燃氣體和有毒氣體兩大類。由於它們性質和危害不同,其檢測手段也有所不同。

      可燃氣體是石油化工等工業場合遇到最多的危險氣體,它主要是烷烴等有機氣體和某些無機氣體:如一氧化碳等。

      可燃氣體發生爆炸必須具備一定的條件,那就是:一定濃度的可燃氣體,一定量的氧氣以及足夠熱量點燃它們的火源,這就是爆炸三要素(如上左圖所示的爆炸三角 形),缺一不可,也就是說,缺少其中任何一個條件都不會引起火災和爆炸。     當可燃氣體(蒸汽、粉塵)和氧氣混合並達到一定濃度時,遇具有一定溫度的火源就會發生爆炸。AG娱乐把可燃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有一個濃度範圍。如上右圖所示的陰影部分。當可燃氣體濃度低於LEL(最低爆炸限度)時(可燃 氣體濃度不足)和其濃度高於UEL(最高爆炸限度)時(氧氣不足)都不會發生爆炸。不同的可燃氣體的LEL和UEL都各不相同(參見第八期的介紹),這一 點在標定儀器時要十分注意。

       為安全起見,一般AG娱乐應當在可燃氣體濃度在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 們將可燃氣體檢測儀又稱作LEL檢測儀的原因。需要說明的是,LEL檢測儀上顯示的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方式測量這些氣體的檢測儀是AG娱乐常見的催化燃燒式檢測儀。它的原理是一個雙路電橋(一般稱作惠斯通電橋)檢測單元。在這其中的一個鉑金 絲電橋上塗有催化燃燒物質,不論何種易燃氣體,隻要它能夠被電極引燃,鉑金絲電橋的電阻就會由於溫度變化發生改變,這種電阻變化同可燃氣體的濃度成一定比 例,通過儀器的電路係統和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度。

      直接測量可燃氣體的體積濃度的熱導式VOL檢測器也可以在市場上得到,同時,也已經有了LEL/VOL合二為一的檢測器。VOL可燃檢測器特別適合於在缺氧(氧氣不足)的環境中測量可燃氣體的體積(VOL)濃度。

      有毒氣體既可以存在於生產原料中,如大多數的有機化學物質(VOC),也可能存在於生產過程的各個環節的副產品中,如氨、一氧化碳、硫化氫等等。它們是對 工作人員造成危害最大的危險因素。這種危害不僅包括立即的傷害,如身體不適、發病、死亡等等,而且包括對於人體長期的危害,如致殘、癌變等等。對於這些有 毒有害氣體的檢測是AG娱乐發展中國家應當開始引起充分重視的問題。

表常見有毒有害氣體的TWA(8小時統計權重平均值)、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

氰化氫 (HCN) 10 4.7 50 0.3

硫化氫(H2S) 10 15 300 10

一氧化氮 (NO) 25 -- 100 --

二氧化硫(SO2) 2 5 100 15

VOC* 50 100 -- --


*隨氣體種類不同,其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一定的不同


     目前,對於特定的有毒氣體的檢測,AG娱乐使用最多的是專用氣體傳感器。它可以包括上麵所列的所有氣體傳感器,也包括前兩章所介紹的光離子化檢測儀。其中,檢測無機氣體最為普遍、技術相對成熟、綜合指標最好的方法是定電位電解式方法,也就是AG娱乐常說的電化學傳感器。

     電化學傳感器的構成是:將兩個反應電極--工作電極和對電極以及一個參比電極放置在特定電解液中(如上圖如示),然後在反應電極之間加上足夠的電壓,使透 過塗有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進行氧化還原反應,再通過儀器中的電路係統測量氣體電解時產生的電流,然後由其中的微處理器計算出氣體的濃度。

     目前,可以檢測到特定氣體的電化學傳感器包括:一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯氣、氰氫酸、環氧乙烷、氯化氫等等。

     檢測VOC檢測器可以使用前章介紹的光離子化檢測器。

     氧氣也是在工業環境中,尤其是密閉環境中需要十分注意因素。一般AG娱乐將氧氣含量超過23.5%稱為氧氣過量(富氧),此時很容易發生爆炸的危險;而氧氣含 量低於19.5%為氧氣不足(缺氧),此時很容易發生工人窒息、昏迷以至死亡的危險。正常的氧氣含量應當在20.9%左右。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的 一種。


目前在選擇有毒有害氣體檢測儀時的問題:

     在我國,由於曆史和認識上的原因,AG娱乐在選用各類檢測儀時存在的問題還比較多,具體體現在:

1)對可燃氣體的檢測重於對有毒氣體的檢測。

2)對可能引起急性中毒氣體的檢測重於對可能引起慢性中毒的氣體的檢測。

     由於眾多可燃氣體泄漏所引起的爆炸事故的血的教訓,使人們對於可燃氣體檢測十分重視,可以講,任何一個石化、化工廠,絕大多數的危險氣體檢測儀都是LEL檢測儀。但僅配備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氣體都是可燃氣體,但是,催化燃燒式的可燃氣體檢測儀(LEL)並不是對所有的可燃氣體檢測都是最佳選擇。它是專門為檢 測甲烷設計的,而對其它物質的檢測性能比較差。所以,它們可以檢測出的除甲烷以外的可燃氣體的下限濃度要遠遠高於它們的允許濃度。比如:對於苯、氨氣等危 險有毒氣體,單純使用可燃氣體檢測儀就是一個十分危險的做法。比如,苯的爆炸下限是1.2%,它在LEL檢測儀上的校正係數是2.51,也就是說,苯在一 個用甲烷標定的LEL檢測儀上的顯示的濃度隻是其實際濃度的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濃度5*10-6相比要高近600倍!!。同樣,氨在LEL檢測儀上得 到的警報濃度1.5*10-2也要比其允許濃度2.5*10-5高大約600倍。因此根據所檢測氣體的不同,選擇特定有毒氣體檢測儀要比單純選擇LEL檢 測儀更加安全可靠得多。

     另外,目前AG娱乐對於可以引起急性中毒的氣體,比如硫化氫、氰氫酸等的檢測較為重視,但對於可以引起慢性中毒的氣體,比如芳香烴、醇類等的檢測重視不夠,其 實後者對於工人健康和安全的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,影響工人的壽命和健康。這種現象的出現,除了認識 上的原因以外,以前市場上缺乏合適的、可以檢測較低濃度的有機氣體檢測儀也是一個重要的原因。

     隨著科學技術水平的發展和人們健康認識的提高,人們已經不滿足於僅僅"高高興興上班來,平平安安回家去",而是追求著更高的生活質量和生活條件。人們不僅 關心著今日的工作,更關心著明天----退休以後的生活。因此在工業衛生和工業安全工作中要不斷地引入新觀念、新思路才能不僅要避免眼前的危險發生,而更 要注意避免日後悲劇的發生,所有這些,都需要通過法規製定和人們素質的提高得到不斷地改善和提高。