Was ist ein Schwefelwasserstoffsensor?
Ein Schwefelwasserstoffsensor (H 2 S) ist ein Gassensor, der nach verschiedenen Konstruktionsspezifikationen gebaut werden kann, um Schwefelwasserstoffgehalte zu erfassen, die bei industriellen und biologischen Prozessen entstehen. Derartige Sensoren sind in verschiedenen Industriebereichen von großer Bedeutung, da Schwefelwasserstoff ein äußerst giftiges Gas ist. Das Einatmen von 500 bis 1000 ppm führt fast immer zur sofortigen Bewusstlosigkeit und zum Tod. Einige Schwefelwasserstoff-Sensoreinheiten sind Einweg-Notfallkomponenten, während andere H 2 S-Sensorkonstruktionen so konstruiert sind, dass sie das Gas wiederholt erfassen und viele Jahre halten.
In vielen Branchen besteht ein Bedarf an Schwefelwasserstoffsensoren, am häufigsten ist jedoch die petrochemische Industrie, bei der es sich um ein natürliches Nebenprodukt der Erdöl- und Erdgasförderung handelt, sowie kommunale Kläranlagen. Verwandte Gebiete, die Schwefelwasserstoff produzieren, umfassen Fischzucht oder Aquakultur, Lagerung von Dünger und Regionen, in denen vulkanische Gase oder heiße Quellen existieren. Raffinerien und Kokereianlagen, die Kohle durch Erhitzen in einer sauerstofffreien Umgebung in Koks umwandeln, sind auch Orte, an denen ein Schwefelwasserstoffsensor-Erkennungssystem von entscheidender Bedeutung ist. Papierfabriken, Stahlwerke und Gerbereien produzieren das Gas ebenfalls. Da es sich um ein natürliches Nebenprodukt des Abbaus organischer Stoffe durch Bakterien handelt, ist es auch in verschiedenen Arten von Lebensmittelfabriken eine potenzielle Gefahr.
Die Fähigkeit, gefährliche, aber sehr niedrige Schwefelwasserstoffgehalte in der Luft auf natürliche Weise zu erkennen, kann aus mehreren Gründen schwierig sein. Ein Grund dafür ist, dass es sich um ein farbloses und transparentes Gas handelt, das schwerer als Luft ist, so dass es sich in Gebäuden, in denen es zunächst unbemerkt bleiben kann, in geringen Mengen absetzt. Während es in geringen Konzentrationen nach faulen Eiern riecht, verwandelt sich der Geruch in einen süßen, der die Sinne verwirren kann. Es gibt daher verschiedene Methoden zum Nachweis des Gases in biologischen Proben in Abhängigkeit von der Luft- oder Wasserkonzentration.
Ein typisches Design für einen tragbaren Dauersensor basiert auf einer Brennstoffzelle mit mikroelektromechanischem System (MEM), die in einem Bereich von -30 ° bis 50 ° Celsius (-22 ° bis 122 ° Fahrenheit) betrieben werden kann und das Prinzip der Elektrizität nutzt Widerstand. Der MEMs-Sensor basiert auf einem Metalloxidhalbleitermaterial (MOS-Material) aus mikroskopisch kleinen Zinnoxid- oder Goldmetallfilmen, die auf Änderungen des elektrischen Widerstands reagieren, wenn Schwefelwasserstoffgas durch sie strömt. Solche Sensoren haben schnelle Reaktionszeiten und können eine Genauigkeit von bis zu 25 Teilen pro Milliarde (ppb) aufweisen. Meistens sind sie jedoch darauf ausgelegt, nur höhere Gasfüllstände zu erfassen. Sie sind jedoch kostengünstig und werden üblicherweise unter rauen Klimabedingungen eingesetzt, beispielsweise beim Aufsuchen und Bohren von Öl und Gas.
Ein Schwefelwasserstoffsensor zur Erfassung des Gases in Wasser und Schlamm basiert ebenfalls auf dem Prinzip der Potentiometrie oder auf Änderungen der elektromotorischen Kraft im Wasser. Wassermelder können Gaswerte von weniger als 0,3 ppb messen und werden häufig in Standard-pH-Messgeräte eingebaut, die in der Abwasseraufbereitungsindustrie verwendet werden. Sie erfordern jedoch eine häufige Kalibrierung, die in der Regel einmal im Monat durchgeführt wird. Ein häufiges Driftsensorproblem tritt bei Einheiten auf, die zum Messen derartiger Feinpegel erforderlich sind. Dies ist ein Hinweis darauf, dass der angezeigte Ausgabewert vom tatsächlichen Messwert abweicht. In einem Schwefelwasserstoffsensor, der in einer flüssigen Umgebung verwendet wird, ist ein Driftbereich von ± 0,5 Millivolt (mV) Standard, aber die Drift kann in den Ablesungen oft bis zu 2 mV pro Monat betragen.
Andere Arten von Schwefelwasserstoffsensoren sind in tragbaren Einheiten eingebaut, die von Rettungskräften mitgeführt werden, die in der Lage sind, andere gefährliche Gase wie Kohlenmonoxid zu erkennen. Ähnliche Arten von Einheiten, die in Einrichtungen platziert werden, sind korrosions- und explosionsbeständig, zwei Eigenschaften von Schwefelwasserstoffgas. Sie sind in der Lage, zwei bis fünf Jahre lang mit sehr geringem Stromverbrauch und ohne Verschlechterung der Fähigkeit zur kontinuierlichen Detektion zu arbeiten, nachdem sie dem Gas ausgesetzt wurden.
Das Empfindlichkeitsniveau und die Reaktionszeiten von weniger als einer Minute wurden in den letzten Jahren für den Schwefelwasserstoffsensor durch die Verwendung von im Nanometerbereich entwickelten Materialien verbessert. Dies unterstützt neue Vorschriften in den USA ab 2010. Die amerikanische Konferenz der staatlichen Industriehygieniker (ACGIH) hat die zulässigen Expositionsniveaus für das Gas für einen gewichteten Durchschnitt von acht Stunden von 10 ppm auf 1 ppm und ein kurzzeitiges Expositionsniveau von 10 ppm gesenkt 15 ppm bis 5 ppm.