Le principe et l'application des détecteurs de gaz toxiques et nocifs
Le principe et l'application des détecteurs de gaz toxiques et nocifs/Le composant clé des détecteurs de gaz sont les capteurs de gaz. Les capteurs de gaz peuvent en principe être divisés en trois catégories :
A) Capteurs de gaz utilisant des propriétés physiques et chimiques, telles que le type de semi-conducteur (contrôlé en surface, contrôlé en volume, type à potentiel de surface), le type à combustion catalytique, le type à conductivité thermique solide, etc.
B) Capteurs de gaz utilisant des propriétés physiques, telles que la conductivité thermique, les interférences optiques, l'absorption infrarouge, etc.
C) Capteurs de gaz utilisant des propriétés électrochimiques, telles que l'électrolyse à potentiel constant, la batterie Gavanni, l'électrode ionique à membrane, l'électrolyte fixe, etc.
Selon les dangers, nous classons les gaz toxiques et nocifs en deux catégories : les gaz combustibles et les gaz toxiques. En raison de leurs différentes propriétés et dangers, leurs méthodes de détection varient également.
Le gaz combustible est le gaz dangereux le plus couramment rencontré dans les milieux industriels tels que l'industrie pétrochimique. Il est principalement constitué de gaz organiques comme les alcanes et de certains gaz inorganiques comme le monoxyde de carbone. L'explosion de gaz combustibles doit remplir certaines conditions, c'est-à-dire une certaine concentration de gaz combustibles, une certaine quantité d'oxygène et une chaleur suffisante pour enflammer leur source d'inflammation. Ce sont les trois éléments essentiels de l’explosion, et aucun d’eux n’est indispensable. En d’autres termes, l’absence de l’une de ces conditions ne provoquera ni incendie ni explosion.
Lorsque des gaz combustibles (vapeur, poussière) et de l'oxygène se mélangent et atteignent une certaine concentration, une explosion se produit lorsqu'on rencontre une source d'incendie à une certaine température. Nous appelons la concentration de gaz combustible qui explose lorsqu'il rencontre la source d'incendie la limite de concentration d'explosion, appelée limite d'inflammabilité, qui est généralement exprimée en pourcentage.
Dans nos travaux, les détecteurs qui mesurent ces gaz à l'aide de la LIE sont couramment utilisés comme détecteurs à combustion catalytique. Son principe est une centrale de détection à double pont (communément appelé pont de Wheatstone). L'un de ces ponts en fils de platine est recouvert de substances de combustion catalytique. Tant qu'un gaz inflammable peut être enflammé par l'électrode, la résistance du pont en fil de platine changera en raison des changements de température. Ce changement de résistance est proportionnel à la concentration du gaz combustible. La concentration du gaz combustible peut être calculée via le système de circuit et le microprocesseur de l'instrument. Des détecteurs de conductivité thermique VOL mesurant directement la concentration volumique des gaz combustibles sont également disponibles sur le marché, et il existe déjà des détecteurs combinant LIE/VOL. Le détecteur de combustible VOL est particulièrement adapté à la mesure de la concentration volumique (VOL) de gaz combustibles dans des environnements hypoxiques (déficients en oxygène).
Des gaz toxiques peuvent exister à la fois dans les matières premières de production, telles que la plupart des produits chimiques organiques (COV), et dans les sous-produits à différentes étapes du processus de production, tels que l'ammoniac, le monoxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène, etc. Ce sont les facteurs les plus dangereux pour les travailleurs. Ce type de dommage comprend non seulement les dommages immédiats, comme l'inconfort physique, la maladie, la mort, etc., mais également les dommages à long terme pour le corps humain, comme l'invalidité, le cancer, etc. La détection de ces gaz toxiques et nocifs est une question à laquelle les pays en développement devraient commencer à accorder suffisamment d’attention.
À l’heure actuelle, nous utilisons le plus des capteurs de gaz spécialisés pour la détection de gaz toxiques spécifiques. Il peut inclure tous les capteurs de gaz listés ci-dessus, ainsi que le détecteur à photoionisation décrit dans les deux chapitres précédents. Parmi elles, la méthode la plus courante pour détecter les gaz inorganiques, avec une technologie relativement mature et les meilleurs indicateurs complets, est la méthode d'électrolyse à potentiel constant, également connue sous le nom de capteurs électrochimiques.
Le capteur électrochimique est composé de deux électrodes de réaction - l'électrode de travail, la contre-électrode et une électrode de référence - placées dans un électrolyte spécifique (comme le montre la figure ci-dessus), puis une tension suffisante est appliquée entre les électrodes de réaction pour permettre au Redox de être effectué à travers le gaz à mesurer recouvert d'un film catalyseur de métaux lourds, puis le courant généré pendant l'électrolyse du gaz est mesuré à travers le système de circuit de l'instrument, puis le microprocesseur à l'intérieur calcule la concentration du gaz.
À l'heure actuelle, les capteurs électrochimiques capables de détecter des gaz spécifiques comprennent le monoxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène, le dioxyde de soufre, l'oxyde nitrique, le dioxyde d'azote, l'ammoniac, le chlore, l'acide cyanurique, l'oxyde d'éthylène, le chlorure d'hydrogène, etc.
La détection du détecteur de COV peut utiliser le détecteur à photoionisation présenté dans le chapitre précédent. L’oxygène est également un facteur qui nécessite une grande attention dans les environnements industriels, notamment dans les environnements clos. Généralement, lorsque la teneur en oxygène dépasse 23,5 pour cent, on parle d'oxygène excessif (oxygène enrichi), ce qui peut facilement entraîner un risque d'explosion ; Lorsque la teneur en oxygène est inférieure à 19,5 pour cent, cela indique un manque d'oxygène (hypoxie), ce qui peut facilement conduire à la suffocation, au coma et même à la mort chez les travailleurs. La teneur normale en oxygène devrait être d'environ 20,9 pour cent. Les détecteurs d'oxygène sont également un type de capteur électrochimique.
