Что такое датчик сероводорода?

Датчик сероводорода (H ₂ S) - это датчик газа, который может быть изготовлен в соответствии с несколькими различными проектными спецификациями для определения уровней сероводорода, образующихся в ходе промышленных и биологических процессов. Такие датчики очень важны в различных отраслях промышленности из-за того, что сероводород является чрезвычайно токсичным газом. Вдыхание от 500 до 1000 частей на миллион (ppm) по объему почти всегда приводит к немедленной потере сознания и смерти. Некоторые датчики сероводорода являются одноразовыми аварийными компонентами, тогда как другие конструкции датчиков H ₂ S предназначены для многократного обнаружения газа и служат в течение многих лет.

Многие отрасли промышленности нуждаются в датчике сероводорода, но наиболее распространенными являются нефтехимическая промышленность, где она является естественным побочным продуктом добычи нефти и природного газа, а также муниципальные очистные сооружения. Смежные области, которые производят сероводород, включают рыбоводство или аквакультуру, хранение навоза для удобрений и регионы, где существуют вулканические газы или горячие источники. Нефтеперерабатывающие заводы и коксовые заводы, которые преобразуют уголь в кокс посредством процесса его нагрева в среде, свободной от кислорода, также являются местами, где критически важна система обнаружения сероводорода. Газоперерабатывающие заводы, сталелитейные заводы и кожевенные заводы также производят газ, и, поскольку он является естественным побочным продуктом разрушения органических веществ бактериями, он также представляет потенциальную опасность на нескольких типах предприятий по переработке пищевых продуктов.

Возможность естественного обнаружения опасных, но очень низких уровней сероводорода в воздухе может быть затруднена по нескольким причинам. Одна из причин заключается в том, что это бесцветный и прозрачный газ, который тяжелее воздуха, поэтому он имеет тенденцию оседать на низких уровнях в зданиях, где он может первоначально остаться незамеченным. Хотя в низких концентрациях он обладает запахом тухлого яйца, на более высоких уровнях запах становится сладким, что может сбить с толку чувства. Таким образом, существует несколько различных методов обнаружения газа в биологических пробах в зависимости от концентрации воздуха или воды.

Типичная конструкция портативного датчика непрерывного действия основана на топливном элементе микроэлектромеханической системы (MEM), который может работать в диапазоне от -22 ° до 122 ° по Фаренгейту (от -30 ° до 50 ° по Цельсию) и использует принцип электрического сопротивление. Датчик MEM построен на основе материала металлоксидный полупроводник (MOS) из микроскопических пленок оксида олова или золота, которые реагируют на изменения электрического сопротивления при прохождении через них сероводородного газа. Такие датчики имеют быстрое время отклика и могут быть точными до 25 частей на миллиард (ppb), но чаще всего они предназначены для обнаружения только более высоких уровней газа. Однако они недороги и обычно используются в суровых климатических условиях, таких как разведка и бурение на нефть и газ.

Датчик сероводорода, предназначенный для обнаружения газа в воде и осадка, также основан на принципе потенциометрии или изменения электродвижущей силы в воде. Детекторы воды могут измерять уровень газа менее 0,3 ppb и часто встроены в стандартные pH-метры, используемые в промышленности по очистке сточных вод. Тем не менее, они требуют частой калибровки, чтобы быть точным, что обычно планируется один раз в месяц. Часто возникает проблема с датчиком дрейфа с единицами измерения, необходимыми для измерения таких точных уровней, что указывает на то, что отображаемое выходное значение смещено от фактического измеренного значения. В датчике сероводорода, используемом в жидкой среде, диапазон дрейфа ± 0,5 милливольт (мВ) является стандартным, но дрейф часто может достигать до 2 мВ через месяц в показаниях.

Другие типы конструкций датчиков сероводорода встроены в переносные устройства, которые несут сотрудники аварийных служб, способные обнаруживать другие опасные газы, такие как угарный газ. Подобные типы блоков, размещаемых на объектах, устойчивы к коррозии и взрывоопасности, которые являются двумя свойствами сероводорода. Они способны работать от двух до пяти лет с очень низким энергопотреблением и без ухудшения способности к непрерывному обнаружению после воздействия газа.

Уровень чувствительности и время отклика менее минуты были увеличены в последние годы для датчика сероводорода за счет включения материалов, разработанных в нанометровом масштабе. Это поддерживает новые правила в США, начиная с 2010 года. Американская конференция правительственных промышленных гигиенистов (ACGIH) снизила допустимые уровни воздействия на газ в течение восьмичасового средневзвешенного значения с 10 до 1 промилле и краткосрочного уровня воздействия 15 промилле до 5 промилле.