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有毒有害氣體檢測儀在工業(yè)中的應用 答： 在前兩章的介紹中，我們著重介紹了有機氣體檢測儀（光離子化 檢測器）及其在安全、衛(wèi)生等方面的應用。按順序在本章中我們將著重 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，我們很難 將有毒有害氣體簡單地分為有機、無機兩大類。因為在現(xiàn)實情況中，安全和衛(wèi)生方面的遇到的氣體很多都是有機無機 氣體的混合物。只是由于各種原因，目前我們對于有毒有害氣體的認識 還更多地集中于可燃氣體、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，并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（表面控制型、體 積控制型、表面電位型）、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、光干涉式、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(jù)危害，我們將有毒有害氣體分為可燃氣體和有毒氣體兩大類。 由于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(yè)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?？扇細怏w發(fā)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）和氧氣混合并達到一定濃度時，遇具 有一定溫度的火源就會發(fā)生爆炸。我們把可燃氣體遇火源發(fā)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(fā)生爆炸而要有一個濃度范圍。 如上右圖所示的陰影部分。當可燃氣體濃度低于LEL（最低爆炸限 度）時（可燃氣體濃度不足）和其濃度高于UEL（最高爆炸限度）時 （氧氣不足）都不會發(fā)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，一般我們應當在可燃氣體濃度在LEL的10%和20%時發(fā)出警報氣體中氨氣的檢測儀，這 里，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%voc氣體檢測儀，即相當于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我們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涂有催化燃燒物質，不論何種易燃氣體，只要它能夠被電極引燃，鉑金絲電橋的電阻就會由于溫度變化發(fā)生改變，這種電阻變化同可燃氣體的濃度成一定比例，通過儀器的電路系統(tǒng)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(jīng)有了LEL/VOL合二為一的檢測器。VOL可燃檢測器特別適合于在缺氧（氧氣不足）的環(huán)境中測量可燃氣體的體積（VOL）濃度。有毒氣體既可以存在于生產(chǎn)原料中，如大多數(shù)的有機化學物質（VOC），也可能存在于生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)的副產(chǎn)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(fā)病、死亡等等，而且包括對于人體長期的危害氣體中氨氣的檢測儀，如致殘、癌變等等。對于這些有毒有害氣體的檢測是我們發(fā)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(tǒng)計權重平均值）、STEL（15分鐘短期暴露水平）、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) 2535 500 30一氧化碳(CO) 25-- 1500 30氯氣 (Cl2) 0.51 30 1氰化氫 (HCN) 104.7 50 0.3硫化氫(H2S) 1015 300 10一氧化氮 (NO) 25-- 100 --二氧化硫(SO2) 25 100 15VOC*50100 -- --隨氣體種類不同，其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會有一定的不同目前，對于特定的有毒氣體的檢測，我們使用最多的是專用氣體傳感器。它可以包括上面。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，也就是我們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），然后在反應電極之間 加上足夠的電壓，使透過涂有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進行氧化還 原反應甲苯報警器，再通過儀器中的電路系統(tǒng)測量氣體電解時產(chǎn)生的電流，然后由 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(huán)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(yè)環(huán)境中，尤其是密閉環(huán)境中需要十分注意因素。一 般我們將氧氣含量超過23.5%稱為氧氣過量(富氧)，此時很容易發(fā)生爆 炸的危險；而氧氣含量低于19.5%為氧氣不足（缺氧），此時很容易發(fā) 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，由于歷史和認識 上的原因，我們在選用各類檢測儀時存在的問題還比較多，具體體現(xiàn) 在： 1） 對可燃氣體的檢測重于對有毒氣體的檢測。 2） 對可能引起急性中毒氣體的檢測重于對可能引起慢性中毒的氣體 的檢測。

由于眾多可燃氣體泄漏所引起的爆炸事故的血的教訓，使人們對于可 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(shù)的危 險氣體檢測儀都是LEL檢測儀。但僅配備LEL檢測儀對于真正保護工人 的安全和健康還是遠遠不夠的。不可否認的是，大多數(shù)的揮發(fā)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）并不是 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于它們的允許濃度。比如：對于苯、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 的校正系數(shù)是2.51，也就是說，苯在一個用甲烷標定的LEL檢測儀上的 顯示的濃度只是其實際濃度的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(jù)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，目前我們對于可以引起急性中毒的氣體氣體中氨氣的檢測儀，比如硫化氫、氰氫酸等的檢測較為重視，但對于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，其實后者對于工人健康和安全的危害絲毫不遜于 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癥，影響 工人的壽命和健康。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，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(fā)展和人們健康認識的提高，人們已經(jīng)不滿 足于僅僅"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 以后的生活。因此在工業(yè)衛(wèi)生和工業(yè)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(fā)生，而更要注意避免日后悲劇的發(fā)生，所有這 些，都需要通過法規(guī)制定和人們素質的提高得到不斷地改善和提高。我 們將在下節(jié)內(nèi)容中探討如何選擇和維護各類有毒有害氣體傳感器。

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