ROBEX Irányítástechnikai Kft.

1106 Budapest, Maglódi út 17.
C épület I. emelet 112.

E-mail: robex@robex.hu

Telefon: +36 1 431 0424

Fax: +36 1 431 0425

Társadalmi felelősségvállalás:

Gázérzékelés és légtér elemzés

Tisztelt Partnerünk!

Örömmel értesítjük, hogy elindítottuk a ROBEX Irányítástechnikai Kft. hírlevél rendszerét gázérzékelés és légtér elemzés témakörben.
Ennek segítségével szeretnénk Önt rendszeresen friss információkhoz juttatni. Terveink szerint megoldásokról, alkalmazási példákról, termékújdonságokról és az Életből vett hasznos tapasztalásokról fogunk írni.
A túlzottan marketing ízű, tolakodó hírleveleket mi sem szeretjük, így Önt sem fogjuk ilyenekkel bosszantani. Bízunk benne, hogy a jövőben hírlevelünkkel hasznos információkkal szolgálhatunk az Ön számára.
Amennyiben bármelyik hírlevelünk felkelti érdeklődését, vagy éppen valamilyen konkrét problémára szeretne megoldást találni, úgy forduljon hozzánk bizalommal elérhetőségeink bármelyikén.

Üdvözlettel: a ROBEX csapata



A fotoionizáción (PID) alapuló gázérzékelés elve - első rész

2017.01.25.

Ahogy azt előző hírleveleinkben említettük, az elkövetkező hírlevelek során szeretnénk bemutatni a gázérzékelőkben alkalmazott különböző típusú érzékelők működési elvét, előnyeit, hátrányait, alkalmazási lehetőségeit. Bízunk benne, hogy ezzel is közelebb hozhatjuk a gázérzékelés elméletét Önhöz, és bemutathatjuk a GfG megoldásait a mindennapok kihívásaira.

Előző hírleveleinket itt találja:

Az elektrokémiai (EC) gázérzékelés elve

A katalitikus elégetésen (CC) alapuló gázérzékelés elve

Az infravörös (IR) fényelnyelésen alapuló gázérzékelés elve

 

A fotoionizáción (PID) alapuló gázérzékelés elve

Az illékony szerves vegyületek (volatile organic compounds, továbbiakban: VOC), mint például a benzin, gázolaj, kerozin stb. mérgezőek és egészségre ártalmasak még nagyon alacsony (ppm) koncentráció esetén is. A nemzetközi szabályozás a STEL (short-term exposure limit) rövidtávú és a TWA (time-weighted average) idővel súlyozott maximális átlagkoncentráció értékeit egyes VOC szennyezők esetében 1 ppm alatt határozza meg.

Az ilyen alacsony VOC koncentrációt nem lehet mérni hagyományos, katalitikus elégetés elvén működő gázérzékelőkkel, mivel ezek csak térfogatszázalékos felbontásban mérik az éghető gázok koncentrációját. A koncentráció tehát már rég túllépi a maximális kitettségi határértéket, mire a katalitikus érzékelő jelzést tud adni.

A VOC szennyezők forrása lehet oldószer, festékhígító, kerozin, benzol, butadién, hexán, toluol, xilol, fűtőolaj, körömlaklemosó stb. Ezek az oldószerek, üzemanyagok és egyéb VOC gőzök sok esetben megtalálhatóak a munkahelyi környezetben, amik így különböző veszélyforrásokat jelenthetnek a dolgozókra.

A VOC szennyezők ismérvei, hogy levegőnél nehezebbek, éghetőek és mérgezőek. A mérgező tulajdonság miatt alacsonyabb expozíciós értékekkel rendelkeznek, mintha csak az éghető tulajdonságukat vennénk figyelembe. Emiatt egyre inkább növekszik az igény a VOC szennyezők alacsony, ppm-es koncentráció tartományban történő közvetlen mérésére.

Az alábbi tünetek akár évekig nem jelentkezhetnek:

  • akut vagy krónikus légúti irritáció, szédülés és fejfájás;
  • hosszú távú neurológiai hatás: a memória, a reakcióidő és a kéz-szem koordináció romlása;
  • hangulatzavarok: depresszió, fáradtság, ingerlékenység;
  • perifériás neurontoxicitás: csökkentett finom-motoros képesség;
  • vesekárosodás;
  • immunológiai problémák;
  • megnövekedett rákkockázat.

A benzinben, dízelben, kerozinban és egyéb kémiai anyagokban megtalálható benzol az egyik legismertebb toxikus VOC, mivel kapcsolatba hozzák a kémiailag kiváltott leukémia, az aplasztikus anémia és a myeloma multiplex kialakulásával.

Sok VOC gőz meglepően alacsony koncentráció tartományban éghető. Például a hexán és a toluol esetében az alsó robbanási határ (ARH) 1,1 tf% (1100 ppm), míg metán esetében ez 5 tf%. A robbanásveszélyes tulajdonság jelentette veszély miatt régebben katalitikus gázérzékelőkkel mérték a koncentrációjukat. 

Az 5 vagy 10% ARH riasztási szint elérése előtt viszont a VOC gőzök már sokszorosan túllépik a toxikus kitettségi koncentrációt. A hexán 8 órás TWA értéke például szabvány szerint 50 ppm. Még az 5% ARH riasztási szint beállítása esetén is a koncentráció 550 ppm-el meghaladja a szabályozás szerinti maximális kitettségi koncentrációt. 

Az újfajta szemlélet miatt az elmúlt években számos VOC, például a hexán, a toluol, a dízel, a kerozin és a benzin maximális megengedett munkahelyi koncentráció (MAK) értékei felülvizsgálatra kerültek. Dízel esetében például a 8 órás TWA érték az összes szénhidrogén összetevőre nézve 100 mg/m3, ami 15 ppm koncentrációjú dízel gőzzel egyenlő. A dízel esetében viszont az 1% ARH 60 ppm koncentrációnak felel meg, amit még megfelelően kalibrált katalitikus érzékelő esetében is szinte lehetetlen érzékelni, és ami még így is négyszeresen meghaladja a szabványban megfogalmazott határértéket.

Az alábbi táblázatban különböző vegyületek 5% ARH értékének ppm-re átszámolt koncentrációja található, valamint a vegyületek ARH, TWA és STEL értékei.

Szennyezőanyag ARH (tf%) TWA (ppm) STEL (ppm) 5% ARH ppm-re átszámítva
Aceton 2,5 500 750 1250
Dízel 0,6 15 - 300
Etanol 3,3 1000 - 1650
Benzin 1,3 300 500 650
Hexán 1,1 50 - 550
Izopropanol 2 400 500 1000
Kerozin 0,7 29 - 350
Metil-etil-keton 1,4 200 - 700
Xilol 0,9-1,1 100 150 450-550

                   

Fotoionizációs érzékelők

Az ultraibolya fény a látható fény fölötti frekvenciatartományt foglalja magába. Az UV tartomány frekvenciája sokkal kisebb, mint az infravörös spektrumé, így nagyobb energiával rendelkezik. A PID érzékelők ezt az ultraibolya fényt használják energiaforrásként, hogy elektronokat mozdítsanak ki a semleges molekula elektronpályájáról, ami által elektromosan töltött fragmentumok, ionok keletkeznek. Ennek köszönhetően elektromos töltésáramlás jön létre, ami arányos lesz a szennyező anyag mennyiségével. 

Az elektron bizonyos molekulapályáról történő eltávolításához szükséges energia mennyiségét ionizációs potenciálnak (IP) nevezzük. Ez az IP a gázban lévő kötés erősségére utal, és ez határozza meg, hogy a PID érzékelő képes-e az adott gázt érzékelni. Ha az IP kisebb, mint az UV lámpa teljesítménye, akkor a gáz érzékelhető fotoionizációs érzékelővel.

 

1. lépés: a semlegesen töltött molekula a sugárzási
zónába diffundál

 

 

 

2. lépés: a molekula az UV besugárzás hatására ionizálódik

 

3. lépés: a szabad elektron a pozitívan töltött
érzékelő elektródába ütközik, és a koncentrációval
arányos jelet hoz létre

 

4. lépés: a pozitívan töltött töredék elektrosztatikusan felgyorsul, és a negatív elektródától felvesz egy elektront, így visszakapja semleges töltöttségét

 

A PID lámpa általános jellemzői:

  • lezárt bórszilikát üvegtest
  • kristályos ablak
  • jellemzően nemesgázzal vagy nemesgázkeverékkel van feltöltve
  • 10,6 eV energián működik
  • körülbelül 10 000 óra üzemidő (kb. három év használat)

A PID érzékelők működési jellemzői:

Előnyei:

  • gyors vizsgálati módszer előzetes terepfelmérésre
  • teljes VOC tartalom érzékelése
  • széles tartományon belüli linearitás és pontosság
  • ppm-es érzékenység
  • nem szükséges segédanyag
  • egyszerű használat

Hátrányai:

  • nem szelektív
  • jelveszteséget okozhat a nedvesség és a magas oxigén vagy metán tartalom

A PID érzékelővel mérhető anyagok: 

  • a legtöbb illékony szerves vegyület (VOC, f.p. <200°C, gőz tenzió > 1 mmHg@20°C) (pl. benzol, toluol, xilol, aceton, metil-etil-keton, dietil-amin, pentán, hexán, etanol, izobutilén, merkaptánok)
  • néhány szervetlen anyag (NO, NO2, NH3, Cl2)
  • hidridek (arzin, foszfin)

Nem mérhető anyagok:

  • CO, CO2, SOx, N2, O2, O3, hidrogén-cianid, kénsav, sósav
  • fémek
  • fél illékony vagy nem illékony anyagok (PCB, növényvédő szerek stb.)

Technikai fejlődés a PID érzékelők hordozhatósága terén:

  • miniatürizálás 
  • robusztusság
  • elektromágneses (EMI) és rádiófrekvenciás interferencia (RFI) kiküszöbölése
  • nedvesség hatásának csökkentése

Felhasználási lehetőségek:

  • maximális munkahelyi koncentráció mérése
  • veszélyes küszöbérték jelzése mérgező közeg esetén
  • veszélyes anyag/vészhelyzeti jelzés

 

Folytatása következik...

 

Forrás:

Jack Chou: Hazardous Gas Monitors - A Practical Guide to Selection, Operation and Applications

Bob Henderson, president GfG Instrumentation: Principles of Gas Detection: LEL, PID and NDIR Sensors and Applications



Hírlevél

A ROBEX Irányítástechnikai Kft. mindig nagy hangsúlyt fektetett arra, hogy naprakészen tartsa partnereit működési területein, mint pl.:

  • villám- és túlfeszültség-védelem;
  • fázisjavítás és energia-menedzsment;
  • földelésellenőrzés és sztatikai levezetés;
  • szenny- és ivóvíz méréstechnika;
  • gázérzékelés és légtér elemzés;
  • kábelátvezető rendszerek.

 

Erre az egyik legkézenfekvőbb megoldás a rendszeres információ átadás hírlevelek formájában.

 

Iratkozzon fel bátran, nem fogjuk felesleges levelekkel traktálni!