Co je senzor sirovodíku?

Senzor sirovodíku (H2S) je plynový senzor, který lze sestavit podle několika různých konstrukčních specifikací pro detekci úrovní sirovodíku vytvořeného během průmyslových a biologických procesů. Taková čidla jsou velmi důležitá v různých průmyslových odvětvích díky skutečnosti, že sirovodík je extrémně toxický plyn. Vdechnutí 500 až 1 000 dílů na milion (ppm) objemu téměř vždy vede k okamžitému bezvědomí a smrti. Některé senzorové jednotky sirovodíku jsou nouzové komponenty pro jedno použití, zatímco jiné konstrukce senzorů H2S jsou navrženy tak, aby opakovaně detekovaly plyn a vydržely po mnoho let.

Mnoho průmyslových odvětví potřebuje senzor sirovodíku, ale mezi nejběžnější patří petrochemický průmysl, kde je přirozeným vedlejším produktem produkce ropy a zemního plynu a komunálních čistíren odpadních vod. Související oblasti, které produkují sirovodík, zahrnují chov ryb nebo akvakulturu, skladování hnoje pro hnojivo a oblasti, kde existují vulkanické plyny nebo horké prameny. Rafinérie a koksovny, které přeměňují uhlí na koks procesem zahřívání v prostředí bez kyslíku, jsou také místy, kde je kritický detekční systém sirovodíku. Plyn vyrábějí také papírny, ocelárny a koželužny, a protože se jedná o přirozený vedlejší produkt rozkladu organických látek bakteriemi, představuje také potenciální nebezpečí v několika typech potravinářských podniků.

Schopnost přirozeně detekovat nebezpečné, ale velmi nízké hladiny sirovodíku ve vzduchu, může být obtížná z několika důvodů. Jedním z důvodů je to, že je to bezbarvý a průhledný plyn, který je těžší než vzduch, takže má tendenci se usazovat na nízkých úrovních v budovách, kde může zpočátku bez povšimnutí. I když má slabý zápach vajec v nízkých koncentracích, zápach se mění na sladký ve vyšších koncentracích, což může zmást smysly. Existuje tedy několik různých metod detekce plynu v biologických vzorcích versus koncentrace vzduchu nebo vody.

Typická konstrukce přenosného senzoru pro nepřetržité použití je založena na palivovém článku mikroelektromechanického systému (MEM), který může pracovat v rozsahu -22 ° až 122 ° Fahrenheita (-30 ° až 50 ° C) a využívá principu elektrických odpor. Senzor MEMs je postaven na materiálu polovodiče oxidu kovu (MOS) mikroskopických filmů oxidu cínu nebo zlatých kovů, které reagují na změny elektrického odporu, když je propouští plynný sirovodík. Takové senzory mají rychlé doby odezvy a mohou být přesné až do 25 dílů na miliardu (ppb), ale častěji než ne, jsou navrženy tak, aby detekovaly pouze vyšší úrovně plynu. Jsou však levné a běžně se používají v drsných klimatických podmínkách, například při průzkumu a vrtání ropy a zemního plynu.

Senzor sirovodíku navržený k detekci plynu ve vodě a kalu je také založen na principu potenciometrie nebo změnách elektromotorické síly ve vodě. Detektory vody mohou měřit hladiny plynu při méně než 0,3 ppb a jsou často zabudovány do standardních pH metrů používaných v průmyslu čištění odpadních vod. Vyžadují však častou kalibraci, aby byla přesná, což je obvykle naplánováno jednou za měsíc. U jednotek vyžadovaných k měření takových jemných hladin dochází k častému problému senzoru driftu, což je známkou toho, že zobrazovaná výstupní hodnota je posunuta od skutečné naměřené hodnoty. U senzoru sirovodíku používaného v kapalném prostředí je standardní hodnota driftu ± 0,5 milivoltů (mV), ale drift může často dosahovat až 2 mV za měsíc v naměřených hodnotách.

Další typy konstrukcí senzorů sirovodíku jsou zabudovány do přenosných jednotek nesených pracovníky záchranné služby, které jsou schopné detekovat další nebezpečné plyny, jako je oxid uhelnatý. Podobné typy jednotek umístěných v zařízeních jsou odolné vůči korozi a výbušnosti, což jsou dvě vlastnosti plynného sirovodíku. Jsou schopny pracovat po dobu dvou až pěti let s velmi nízkou spotřebou energie a bez zhoršení schopnosti kontinuální detekce po vystavení plynu.

Úroveň citlivosti a doby odezvy kratší než minuta byly v posledních letech pro senzor sírovodíku zvýšeny začleněním materiálů vytvořených v nanometrovém měřítku. To podporuje nové předpisy v USA od roku 2010. Americká konference vládních průmyslových hygieniků (ACGIH) snížila přijatelné úrovně expozice plynu pro osmhodinový vážený průměr z 10 ppm na 1 ppm a krátkodobou úroveň expozice 15 ppm až 5 ppm.