Vad är en vätesulfidsensor?
En vätesulfidsensor (H 2 S) är en gassensor som kan byggas enligt flera olika konstruktionsspecifikationer för att detektera halter av vätesulfid som skapas under industriella och biologiska processer. Sådana sensorer är mycket viktiga i olika industrier på grund av att vätesulfid är en extremt giftig gas. Inandning av 500 till 1000 delar per miljon (ppm) i volym resulterar nästan alltid i omedelbar medvetslöshet och död. Vissa vätesulfid-sensorenheter är engångskomponenter för engångsbruk, medan andra H2S-sensorkonstruktioner är gjorda för att upprepade gånger detektera gasen och hålla i många år.
Många industrier har ett behov av vätesulfidsensorn, men bland de vanligaste är den petrokemiska industrin där det är en naturlig biprodukt av råoljeproduktion och naturgasproduktion samt kommunala avloppsreningsverk. Relaterade områden som producerar vätesulfid inkluderar fiskodling eller vattenbruk, lagring av gödsel för gödselmedel och regioner där vulkaniska gaser eller heta källor finns. Raffinaderier och koksugnsanläggningar som omvandlar kol till koks genom en process för att värma den i en miljö som är fri för syre är också platser där ett vätesulfidsensorsdetekteringssystem är avgörande. Pappersbruk, stålverk och garverier producerar också gasen, och eftersom det är en naturlig biprodukt av nedbrytning av organiskt material av bakterier är det också en potentiell fara i flera typer av livsmedelsförädlingsfabriker.
Förmågan att naturligt upptäcka farliga men ändå mycket låga halter vätesulfid i luften kan vara svår av flera skäl. En anledning är att det är en färglös och genomskinlig gas som är tyngre än luft, så att den tenderar att bosätta sig på låga nivåer i byggnader där den till en början går obemärkt. Medan den har en ruttet ägglukt i låga koncentrationer, ändras lukten till en söt på högre nivåer, vilket kan förvirra sinnena. Det finns därför flera olika metoder för att detektera gasen i biologiska prover kontra luft- eller vattenkoncentrationer.
En typisk konstruktion för en bärbar sensor för kontinuerlig användning är baserad på ett mikroelektromekaniskt system (MEMs) bränslecell som kan arbeta mellan ett intervall från -22 ° till 122 ° Fahrenheit (-30 ° till 50 ° Celsius) och använder principen om elektrisk motstånd. MEMs-sensorn är byggd på ett metalloxid-halvledarmaterial (MOS) av mikroskopisk tennoxid eller guldmetallfilmer som svarar på förändringar i elektrisk motstånd när vätesulfidgas passerar dem. Sådana sensorer har snabba responstider och kan vara korrekta ner till 25 delar per miljard (ppb), men oftare är de utformade för att endast upptäcka högre nivåer av gasen. De är emellertid billiga och används ofta i grova klimatförhållanden, till exempel i prospektering och borrning av olja och gas.
En vätesulfidsensor utformad för att detektera gasen i vatten och slam är också baserad på principen om potentiometri eller förändringar i elektromotorisk kraft i vattnet. Vattendetektorer kan mäta gasnivåer under 0,3 ppb och är ofta inbyggda i standard pH-mätare som används i avloppsreningsindustrin. De kräver ofta kalibrering för att vara korrekt, men som vanligtvis planeras en gång per månad. Ett frekvent driftssensorproblem uppstår med enheter som krävs för att mäta sådana fina nivåer, vilket är en indikation på att den utgående avläsningen som visas är förskjuten från det faktiska uppmätta värdet. I en vätesulfidsensor som används i en flytande miljö är ett driftområde på ± 0,5 millivolt (mV) standard, men drift kan ofta nå upp till 2 mV på en månads tid i avläsningarna.
Andra typer av vätesulfidsensorsdesign är inbyggda i bärbara enheter som transporteras av räddningspersonal som kan upptäcka andra farliga gaser som kolmonoxid. Liknande typer av enheter placerade i anläggningar är korrosions- och explosionsbeständiga, vilket är två egenskaper för vätesulfidgas. De kan arbeta i två till fem år med mycket låg strömförbrukning och ingen nedbrytning i kontinuerlig detekteringsförmåga efter att ha utsatts för gasen.
Känslighetsnivån och responstiderna på mindre än en minut har förbättrats under de senaste åren för vätesulfidsensorn genom att integrera material konstruerade i nanometerskala. Detta stöder nya förordningar i USA från och med 2010. American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) har minskat acceptabla exponeringsnivåer för gasen under ett åtta timmars vägt genomsnitt från 10 ppm till 1 ppm och en kortvarig exponeringsnivå på 15 ppm ner till 5 ppm.