O que é um sensor de sulfeto de hidrogênio?
Um sensor de sulfeto de hidrogênio (H2S) é um sensor de gás que pode ser construído com várias especificações de projeto diferentes para detectar níveis de sulfeto de hidrogênio criados durante processos industriais e biológicos. Tais sensores são muito importantes em várias indústrias devido ao fato de que o sulfeto de hidrogênio é um gás extremamente tóxico. A inalação de 500 a 1000 partes por milhão (ppm) em volume quase sempre resulta em inconsciência imediata e morte. Algumas unidades de sensores de sulfeto de hidrogênio são componentes de emergência de uso único, enquanto outros projetos de sensores de H2S são feitos para detectar repetidamente o gás e durar muitos anos.
Muitas indústrias precisam do sensor de sulfeto de hidrogênio, mas entre as mais comuns estão a petroquímica, onde é um subproduto natural da produção de petróleo e gás natural, e as estações municipais de tratamento de esgoto. As áreas relacionadas que produzem sulfeto de hidrogênio incluem a piscicultura ou a aquicultura, o armazenamento de esterco para fertilizantes e as regiões onde existem gases vulcânicos ou fontes termais. Refinarias e fábricas de coqueria que convertem carvão em coque através de um processo de aquecimento em um ambiente livre de oxigênio também são locais onde um sistema de detecção de sensor de sulfeto de hidrogênio é crítico. Fábricas de papel, siderúrgicas e curtumes também produzem o gás e, como é um subproduto natural da decomposição da matéria orgânica por bactérias, também é um perigo potencial em vários tipos de fábricas de processamento de alimentos.
A capacidade de detectar naturalmente níveis perigosos e muito baixos de sulfeto de hidrogênio no ar pode ser difícil por várias razões. Uma razão é que é um gás incolor e transparente que é mais pesado que o ar, de modo que tende a se instalar em baixos níveis em edifícios onde pode passar despercebido inicialmente. Embora tenha um odor de ovo podre em baixas concentrações, o odor muda para um doce em níveis mais altos, o que pode confundir os sentidos. Existem, portanto, vários métodos diferentes para detectar o gás em amostras biológicas versus as concentrações de ar ou água.
Um projeto típico para um sensor portátil de uso contínuo é baseado em uma célula de combustível de sistema microeletromecânico (MEMs) que pode operar entre uma faixa de -30 ° a 50 ° Celsius (-22 ° a 122 ° Fahrenheit) e utiliza o princípio de resistência. O sensor MEMs é construído sobre um material semicondutor de óxido de metal (MOS) de filmes microscópicos de óxido de estanho ou metal dourado que respondem a mudanças na resistência elétrica à medida que o gás sulfeto de hidrogênio passa por eles. Esses sensores têm tempos de resposta rápidos e podem ter precisão de até 25 partes por bilhão (ppb), mas, na maioria das vezes, são projetados para detectar apenas níveis mais altos do gás. Eles são baratos, no entanto, e geralmente são implantados em condições climáticas adversas, como na prospecção e perfuração de petróleo e gás.
Um sensor de sulfeto de hidrogênio projetado para detectar o gás na água e no lodo também é baseado no princípio da potenciometria, ou alterações na força eletromotriz na água. Os detectores de água podem medir os níveis de gás em menos de 0,3 ppb e costumam ser incorporados nos medidores de pH padrão usados na indústria de tratamento de esgoto. Eles exigem que a calibração frequente seja precisa, no entanto, que geralmente é agendada uma vez por mês. Ocorre um problema frequente no sensor de desvio com unidades necessárias para medir níveis tão finos, o que é uma indicação de que a leitura de saída exibida é deslocada do valor real medido. Em um sensor de sulfeto de hidrogênio usado em um ambiente líquido, uma faixa de desvio de ± 0,5 milivolts (mV) é padrão, mas o desvio geralmente pode atingir até 2 mV no período de um mês nas leituras.
Outros tipos de projetos de sensores de sulfeto de hidrogênio são incorporados a unidades portáteis transportadas pelo pessoal de serviços de emergência que são capazes de detectar outros gases perigosos, como o monóxido de carbono. Tipos semelhantes de unidades colocadas nas instalações são resistentes à corrosão e explosivos, que são duas propriedades do gás sulfeto de hidrogênio. Eles são capazes de operar por dois a cinco anos com consumo de energia muito baixo e sem degradação na capacidade de detecção contínua após serem expostos ao gás.
O nível de sensibilidade e os tempos de resposta de menos de um minuto foram aprimorados nos últimos anos para o sensor de sulfeto de hidrogênio, incorporando materiais projetados na escala nanométrica. Isso apóia novos regulamentos nos EUA a partir de 2010. A Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) reduziu os níveis aceitáveis de exposição ao gás para uma média ponderada de oito horas de 10 ppm a 1 ppm e um nível de exposição de curto prazo de 15 ppm até 5 ppm.