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1、北京锦邦格瑞科技发展北京锦邦格瑞科技发展有限公司有限公司. 地址：北京市朝阳区朝阳路 5 号院 20-1-2805 邮编：101124 电话：86-010-57112001/57112510 网址：www.gr-培训教程有毒有害气体检测原理与应用第一章 有毒有害气体的种类和分类在生产过程中对财产与人的健康、生命造成危害的因素大体上可以分为物理、化学与生物三方面。其中化学因素的影响危害性最大。而有毒有害气体又是化学因素中最普遍、最常见的部分。有毒有害气体的危害程度用气体浓度衡量，表述了空气中的有毒有害物质的含量。气体浓度分为体积浓度和质量体积浓度两种。体积浓度：表示一定体积大气中含有物质的体积，
2、有体积百分比和体积比两种表达方式，立体百分比浓度表示某种物质体积占有大气体积的百分比，单位为%VOL；体积比浓度表示 1 立方米大气中含有某种物质体积的立方厘米数，单位为 ppm，1ppm 表示 1 立方米大气中含 1 立方厘米的物质，此外还有更小浓度的单位 ppb 和 ppt，1ppm=1000ppb，1ppb=1000ppt。质量体积浓度：表示一定体积大气中还有物质的质量，单位为毫克/立方米（3/mmg）或克/立方米（3/mg） 。上述两种浓度的转换公式为：分子量3/4 .22mmgppm根据危害可将有毒有害气体分为可燃气体与有毒气体两大类。一、可燃气体可燃性气体的危害主要是气体燃烧引起爆
3、炸，从而对财产与人的生命造成危害。可燃性气体的浓度过低或过高都没有危险， 只有与空气混合形成混合气或更确切地说遇到氧气形成一定比例的混合气才会发生燃烧或爆炸。燃烧是伴有发光发热的激烈氧化反应，可以分为两类，一类是扩散燃烧，即挥发的或从设备中喷出、泄漏的可燃气，遇到点火源混合燃烧。另一类燃烧，是可燃气与空气混合着火燃烧，这种燃烧反应激烈而速度快，一般会北京锦邦格瑞科技发展北京锦邦格瑞科技发展有限公司有限公司. 地址：北京市朝阳区朝阳路 5 号院 20-1-2805 邮编：101124 电话：86-010-57112001/57112510 网址：www.gr-产生巨大的压力和声响，又称之为爆炸。
4、燃烧与爆炸没有严格的区分。可燃气体发生燃烧和爆炸必须具备三个条件。足够的可燃物（可燃气体） 、足够的助燃物（氧气）与足够的温度（火源） 。以上三个条件缺一不可。二、有毒气体有毒气体根据他们对人体不同的作用机理分为刺激性气体、 窒息性气体和急性中毒的有机气体三大类。刺激性气体刺激性气体包括氯气、光气、双光气、二氧化硫、氮氧化物、甲醛、氨气、臭氧等气体。刺激性气体对机体作用的特点是对皮肤、黏膜有强烈的刺激作用，其中一些同时具有强烈的腐蚀作用。刺激性气体对机体的损伤程度与其在水中的溶解度与作用部位有关。一般来说，水溶性大的化学物，如氯气、氨气、二氧化硫等对眼和上呼吸道迅速产生刺激作用，很快出现眼和上
5、呼吸道的刺激症状；水溶性较小的化学物，如光气、二氧化氮等，对下呼吸道及肺泡的作用较明显。刺激性气体造成的病变的严重程度除化学物本身的性质外，最重要的是与接触化学物的浓度和时间密切相关。短期接触高浓度刺激性气体，可引起严重急性中毒，而长期接触低浓度则可造成慢性损伤。急性刺激性气体中毒通常先出现眼及上呼吸道刺激症状，如眼结膜充血、流泪、流涕、咽干、咳嗽、胸闷等症状，随后这些症状可减轻或消失，经过几小时至 3 天不等的潜伏期后症状突然重现，很快加重，严重者可发生化学性支气管肺炎、肺水肿，表现为剧烈咳嗽、咯白色或粉红色泡沫痰、呼吸困难、发绀等，可因肺水肿或并发急性呼吸窘迫症等导致残废。窒息性气体窒息性
6、气体包括一氧化碳、硫化氢、氰氢酸、二氧化碳等气体。这些化合物进入机体后导致的组织细胞缺氧各不相同。一氧化碳进入体内后主要与红细胞的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，以致使红细胞失去携氧能力，从而组织细胞得不到足够的氧气。氰化氢进入机体后，氰离子直接作用于细胞色素氧化酶，使其失去传递电子能力，结果导致细胞不能摄取和利用氧，引起细胞内窒息。甲烷本身对机体无明显的毒害，其造成的组织细胞缺氧，实际是由于吸入气中氧浓度降低所致的缺氧性窒息。硫化氢进入机体后的作用是多方面的。硫化氢与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁结合，抑制细胞呼吸酶的活性，导致组织细胞缺氧硫化氢可与谷胱甘肽的巯基结合，使谷胱甘肽失活，加重了
7、组织细胞的缺氧另外，高浓度硫化氢通过对嗅神经、呼吸道黏膜神经及颈动脉窦和主动脉体的化学感受器的强烈刺激，导致呼北京锦邦格瑞科技发展北京锦邦格瑞科技发展有限公司有限公司. 地址：北京市朝阳区朝阳路 5 号院 20-1-2805 邮编：101124 电话：86-010-57112001/57112510 网址：www.gr-吸麻痹，甚至猝死。急性中毒的有机气体急性中毒的有机气体，也就是常说的挥发性有机化合物（VOC） ，有正己烷、二氯甲烷等。挥发性有机化合物同以上无机有毒气体一样，也会对人体的呼吸系统与神经系统造成危害，有的致癌，比如苯。由于有机化合物大多为可燃的物质，所以对于有机化合物的检测以前
8、大多检测爆炸性， 但有机化合物的最低爆炸极限远远大于它的最大允许浓度值， 也就是说，对有机化合物的毒性进行检测比爆炸性检测更重要。第二章 有毒有害气体的检测指标一、可燃气体衡量可燃气体发生爆炸的指标是爆炸极限， 分为爆炸下限（ LEL， Lower Explosive Limit）和爆炸上限 UEL (Lower Explosive Limit） 。低于爆炸下限，混合气中的可燃气的含量不足，不能引起燃烧或爆炸；高于上限混合气中的氧气的含量不足，也不能引起燃烧或爆炸。LEL和 UEL 之间的浓度表示可燃性气体爆炸危险程度。由于各种可燃性气体的爆炸极限浓度有很大差异， 例如甲烷的爆炸下限浓度为 5
9、%VOL，一氧化碳的爆炸下限浓度为 12.5%VOL，很难统一用绝对浓度表示，所以爆炸极限值根据体积百分比浓度换算为相对的百分比来表示，取值范围从 0%100%，表示为 0%LEL100%LEL，低于 0%LEL 肯定不会发生爆炸，达到或高于 100%LEL 时如遇火源则肯定发生爆炸，在 0%LEL 到 100%LEL 之间的数值与发生爆炸的危险程度成正比，例如当甲烷浓度为 5%VOL 及一氧化碳浓度为 12.5%VOL 时都表示为 100%LEL，浓度分别为 2.5%VOL 和6.25%VOL 时都表示为 50%LEL，虽然二者的绝对浓度值不同，但爆炸危险性是相同的。二、有毒气体表示有毒有害
10、气体危险程度的参数主要有以下指标：TWA：统计权重平均值，计算一段时间（一般按 8 小时计算）内气体浓度的平均值，反映了正常的工作环境允许的有毒气体的浓度，单位为 ppm。STEL：短期暴露水平，计算很短的时间（15 分钟）内气体浓度的平均值，反映了短期工作所允许的有毒气体浓度，单位为 ppm。IDLH：立即致死量，短时间（一般为 30 分钟）接触就可引起人员死亡的有毒气体的北京锦邦格瑞科技发展北京锦邦格瑞科技发展有限公司有限公司. 地址：北京市朝阳区朝阳路 5 号院 20-1-2805 邮编：101124 电话：86-010-57112001/57112510 网址：www.gr-浓度，单位
11、为 ppm。MAC：空间最大允许浓度，单位为3/mmg有毒气体有毒气体TWASTELIDLHMAC氨气 NH3253550030一氧化碳 CO25/150030氯气 Cl20.51301氰化氢 HCH104.7500.3硫化氢 H2S101530010一氧化氮 NO25/100/二氧化硫 SO22510015VOC50100/VOC 不同的气体参数有所不同。第三章 气体检测仪原理与分类用来对有毒有害气体进行采集、测量、分析和报警的仪器统称为气体检测仪。通常的气体检测仪由气体采集部分、信号处理部分、显示及报警部分、数据存储及传输部分及供电部分组成。传感器是气体采集部分、也是整个气体检测仪的关键部
12、件，通过与有毒有害气体反应，产生电流，转换成线性电压信号，电压信号经放大、A/D 转换，信号处理器对 A/D 转换的数据进行分析处理后由 LCD 显示出所测气体浓度。当检测气体的浓度达到预先设定报警值时，蜂鸣器和发光二极管将发出报警信号，同时将报警信息记录在内置或外置存储器中。北京锦邦格瑞科技发展北京锦邦格瑞科技发展有限公司有限公司. 地址：北京市朝阳区朝阳路 5 号院 20-1-2805 邮编：101124 电话：86-010-57112001/57112510 网址：www.gr-一、气体检测仪的分类按检测对象分类，分为可燃性气体检测仪、有毒气体检测仪、VOC 检测仪。按使用方式分类，分为
13、便携式检测仪和固定式检测仪。按使用场所分类，分为常规型检测仪和防爆型检测仪。按采样方式分类，分为扩散式检测仪和泵吸式检测仪。按传感器类型分类，分为催化燃烧、电化学、半导体、导热、光离子化、光干涉、红外吸收等。二、气体检测仪的原理1 催化燃烧检测器催化燃烧检测器对于常见的可燃气 LEL 的检测，通常采用催化燃烧检测器。催化燃烧式传感器的核心为一惠通斯电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测。从以上原理可知，通过该方法检测可燃气
14、，它以催化燃烧为基础，所以它的分辨率较低。该方法的分辨率一般为 1%LEL，大约为 100PPm 左右。所以对于有机气体毒性的检测不能采用该检测方法。LEL 传感器的灵敏度是以甲烷为代表的，由于不同气体燃烧产生的热量不同，一些分子量较大的碳氢化合物蒸汽（例如汽油、煤油）等很难扩散到传感器电极表面进行充分燃烧，因而输出灵敏度就较低。常见气体在 LEL 传感器上的灵敏度与甲烷的比较见下表：北京锦邦格瑞科技发展北京锦邦格瑞科技发展有限公司有限公司. 地址：北京市朝阳区朝阳路 5 号院 20-1-2805 邮编：101124 电话：86-010-57112001/57112510 网址：www.gr-
15、2 双量程可燃气传感器双量程可燃气传感器(LEL/TC)LEL/TC 传感器是一种可检测气体的爆炸下限和体积百分比浓度的传感器，在检测甲烷时可在 LEL 和 VOL 之间自动转换。TC 传感器的工作原理是：当气体通过加热的线圈时引起冷却，气体热导部分的电阻降低，达到检测的目的。由于每种气体的热导值是唯一的，只要检测的气体与对照物相比，几乎任一种气体都可以用 TC 传感器进行检测。TC 传感器也需要标定， 可以直接用目标气体进行标定， 也可以使用某一种参考气体 （例如甲烷）进行标定，再利用校正系数（CF）转换到目标气体浓度。3 电化学检测器电化学检测器对于常见有毒气体的检测，特别是无机毒气，一般
16、采用专用的传感器进行检测。既定性又定量进行检测。该类传感器大多为电化学传感器（也称燃料池传感器） 。电化学传感器分为二电极和三电极两种类型，由扩散栅、由金或铂等贵金属制成的传感电极(阴极) 、由铅锌等金属制成的参比电极 (阳极) 、电解液（比如氢氧化钾溶液或醋酸钾溶液）等组成，三电极传感器还增加有计数电极，另外还有外部湿度栅或过滤膜等，目标气体在传感电极上发生反应，产生的电流通过对电极构成回路，参比电极为传感电极提供合适的偏值。传感器通过参比电极与传感电极的催化剂实现选择性反应，即定性反应。回路产生的电流与气体的浓度成正比，实现定量反应，并且有很宽的线性测量范围。对于某些电活性较弱的气体，比如氢气和一氧化氮等，需要在计数电极上使用一个偏置电压，这有助于传感器对特定化合物的检测。北京锦邦格瑞科技发展北京锦邦格瑞科技发展有限公司有限公司. 地址：北京市朝阳区朝阳路 5 号院 20-1-2805 邮编：101124 电话：86-010-57112001/57112510 网址：ww
