เซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์คืออะไร?

เซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) เป็นเซ็นเซอร์ก๊าซที่สามารถสร้างขึ้นตามข้อกำหนดการออกแบบที่แตกต่างกันหลายประการสำหรับการตรวจจับระดับของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่สร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการอุตสาหกรรมและชีวภาพ เซ็นเซอร์ดังกล่าวมีความสำคัญมากในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เนื่องจากความจริงที่ว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นก๊าซพิษอย่างยิ่ง การสูดดมชิ้นส่วน 500 ถึง 1,000 ชิ้นต่อล้านส่วน (ppm) โดยปริมาตรมักจะส่งผลให้หมดสติและเสียชีวิตทันที หน่วยเซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์บางตัวเป็นอุปกรณ์ฉุกเฉินแบบใช้ครั้งเดียวในขณะที่เซ็นเซอร์ H 2 S อื่น ๆ นั้นออกแบบมาเพื่อตรวจจับก๊าซซ้ำ ๆ และมีอายุการใช้งานนานหลายปี

หลายอุตสาหกรรมมีความต้องการเซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แต่ที่พบมากที่สุดคืออุตสาหกรรมปิโตรเคมีซึ่งเป็นผลพลอยได้จากธรรมชาติของการผลิตน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติและโรงบำบัดน้ำเสียเทศบาล พื้นที่ที่เกี่ยวข้องที่ผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์ ได้แก่ การเลี้ยงปลาหรือการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำการเก็บปุ๋ยสำหรับปุ๋ยและบริเวณที่มีภูเขาไฟหรือน้ำพุร้อนอยู่ โรงกลั่นและโรงงานเตาอบโค้กที่แปลงถ่านหินเป็นถ่านโค้กผ่านกระบวนการให้ความร้อนในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนยังเป็นสถานที่ที่ระบบตรวจจับเซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์มีความสำคัญ โรงงานกระดาษโรงถลุงเหล็กและโรงฟอกหนังก็ผลิตก๊าซและเนื่องจากเป็นผลพลอยได้จากธรรมชาติของการสลายสารอินทรีย์จากแบคทีเรียจึงเป็นอันตรายที่อาจเกิดขึ้นในโรงงานแปรรูปอาหารหลายประเภท

ความสามารถในการตรวจจับที่เป็นอันตรายโดยธรรมชาติ แต่ระดับที่ต่ำมากของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในอากาศอาจทำได้ยากด้วยเหตุผลหลายประการ เหตุผลหนึ่งก็คือมันเป็นก๊าซที่ไม่มีสีและโปร่งใสซึ่งหนักกว่าอากาศดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะตั้งอยู่ในระดับต่ำในอาคารซึ่งอาจไม่มีใครสังเกตเห็นในตอนแรก ในขณะที่มันมีกลิ่นไข่เน่าในระดับความเข้มข้นต่ำ แต่กลิ่นจะเปลี่ยนไปเป็นกลิ่นที่หอมหวานในระดับที่สูงขึ้นซึ่งอาจทำให้ประสาทสัมผัสสับสน ดังนั้นจึงมีวิธีการที่แตกต่างกันหลายวิธีในการตรวจจับก๊าซในตัวอย่างทางชีวภาพกับความเข้มข้นของอากาศหรือน้ำ

การออกแบบทั่วไปสำหรับเซ็นเซอร์แบบพกพาที่ใช้งานอย่างต่อเนื่องขึ้นอยู่กับเซลล์เชื้อเพลิงระบบไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (MEMs) ที่สามารถทำงานได้ในช่วง -22 °ถึง 122 °ฟาเรนไฮต์ (-30 °ถึง 50 °เซลเซียส) และใช้หลักการไฟฟ้า ความต้านทาน เซ็นเซอร์ MEMs สร้างขึ้นจากวัสดุโลหะออกไซด์ของสารกึ่งตัวนำของดีบุกออกไซด์ด้วยกล้องจุลทรรศน์หรือฟิล์มโลหะทองที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้าเมื่อก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ผ่านพวกมัน เซ็นเซอร์ดังกล่าวมีเวลาตอบสนองที่รวดเร็วและสามารถแม่นยำได้ถึง 25 ส่วนต่อพันล้าน (ppb) แต่บ่อยกว่านั้นไม่ได้ออกแบบมาเพื่อตรวจจับระดับก๊าซที่สูงขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตามมีราคาไม่แพงและมักจะถูกนำไปใช้ในสภาพอากาศที่แปรปรวนเช่นในการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ

เซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับก๊าซในน้ำและกากตะกอนก็ขึ้นอยู่กับหลักการของโพเทนชิโอเมตริกหรือการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้าในน้ำ เครื่องตรวจจับน้ำสามารถวัดระดับก๊าซที่น้อยกว่า 0.3 ppb และมักจะสร้างไว้ในเครื่องวัดค่า pH มาตรฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสีย พวกเขาต้องการการสอบเทียบบ่อยครั้งเพื่อความถูกต้องอย่างไรก็ตามซึ่งมักจะกำหนดไว้เดือนละครั้ง ปัญหาเซ็นเซอร์ดริฟท์บ่อยครั้งเกิดขึ้นกับหน่วยที่ต้องการวัดระดับละเอียดดังกล่าวซึ่งเป็นข้อบ่งชี้ว่าการอ่านเอาต์พุตที่กำลังแสดงจะถูกชดเชยจากค่าที่วัดได้จริง ในเซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวช่วงของ± 0.5 มิลลิโวลต์ (mV) เป็นมาตรฐาน แต่การดริฟท์มักจะสูงถึง 2 mV ในเวลาหนึ่งเดือนในการอ่านค่า

การออกแบบเซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ประเภทอื่น ๆ นั้นถูกสร้างขึ้นในหน่วยพกพาที่ดำเนินการโดยเจ้าหน้าที่บริการฉุกเฉินที่สามารถตรวจจับก๊าซอันตรายอื่น ๆ เช่นคาร์บอนมอนอกไซด์ หน่วยประเภทเดียวกันที่วางไว้ในโรงงานจะมีการกัดกร่อนและทนต่อการระเบิดซึ่งเป็นคุณสมบัติสองอย่างของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ พวกมันสามารถทำงานได้สองถึงห้าปีโดยสิ้นเปลืองพลังงานน้อยมากและไม่เสื่อมโทรมในความสามารถในการตรวจจับอย่างต่อเนื่องหลังจากสัมผัสกับแก๊ส

ระดับความไวและเวลาตอบสนองที่น้อยกว่าหนึ่งนาทีได้รับการปรับปรุงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาสำหรับเซ็นเซอร์ไฮโดรเจนซัลไฟด์โดยการผสมผสานวัสดุที่ได้รับการออกแบบมาในระดับนาโนเมตร สิ่งนี้สนับสนุนกฎระเบียบใหม่ในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี 2010 การประชุม American Hygienists (ACGIH) ของรัฐบาลอเมริกันได้ลดระดับการสัมผัสกับก๊าซสำหรับค่าเฉลี่ยแปดชั่วโมงจาก 10 ppm เป็น 1 ppm และระดับการสัมผัสระยะสั้นของ 15 ppm ลดลงถึง 5 ppm