第3章有毒有害气体的检测仪表

半 导 体 式

接触燃烧式 半导体陶瓷型 厚 模型 薄膜及超微粒子膜 固体电解质式 ( ZrO 2- CaO) 红外线吸收式 导热率变化式 ( 热线、热敏电阻 )

干 式

气 敏 元 件
湿 式

以固定电位 电解式为代表 ( 极谱式、原电池式

)

§3.1 一氧化碳的检测
一、CO的产生及危害
• 性质：
CO 是 无 色 、 无 嗅 、 无 味 、 无 刺 激 性 的 气 体 ， 稍 溶 于 水 (0.03%)，比重较空气稍轻。

2、定电位CO传感器的构造及原理
• 参比电极：使W和R间保持恒定电位。 • W和C间的反应电流为I

I  n  D  F  A  CO / H
式中：D-膜扩散系数；F-法拉第常数；A-扩散面积；H-膜厚度；n－电子转移数

1-电源 2-恒位环节 3-传感器 4-放大器 5-温度补偿 6-指示电表

• 产生：
CO是碳系物质不完全燃烧的生成物，井下爆破作业、内燃机 车的排气、火灾、瓦斯煤尘爆炸均产生CO

• 危害： • 检测方法： 检知管法、电化学原理、红外吸收法、气相色谱分析

可燃易爆，剧毒。允许浓度，中国是24PPM，日本是50PPM；

二、检知管法测定CO
1、基本原理： CO气体缓慢而稳定的流过检知管时，与管中试剂 发生化学反应，呈现一定的颜色(比色式)或变色长 度(比长式)，通过对比测知CO浓度。

测量范围：0～2000ppm 误差：＜±10%真值 报警范围：0～300ppm连续可调 响应时间：≤60秒 传感器寿命： 3年（进口电化学） 报警出厂设定 ： 24±1 ppm

3、产品介绍

四、红外线吸收式CO检测仪
1、基本原理

• 两个以上不同原子结合成的气体分子，具有一种永久性的偶 极矩，可以直接通过电磁光谱形成振动和旋转，并产生量子 能量－即在振动和旋转光谱的谱线范围内，产生光谱的吸收。 • 多原子气体分子对特定波长的红外线有吸收能力，其吸收波 长取决于构成分子的原子种类、原子核质量、结合强弱等。 CO的典型吸收波长是4.66μm，吸收程度服从朗伯－比尔辐 射衰减定律：
1、电化学气体传感器原理
• 电化学气体传感器：据电化学原理制成的检测气体的装置 • 电化学是研究电解质溶液与电极相界间的电化学反应过程， 即化学能和电能之间相互转换的科学。 • 电化学理论指出，在电极和它接触的电解质溶液之间存在 着氧化还原反应，并有电子的得失。并且各种物质在电解 质溶液中的氧化还原反应均在一定的电极电位下进行。 • 某物质的标准电极电位是指该物质在规定的浓度、温度条 件下的电极电位，当电极电位高于该标准电极电位时产生 氧化反应，反之，则产生还原反应。因此，该物质的标准 电极电位也称为可逆电极电位。 • 如：CO2/CO氧化还原对的可逆电极电位为-0.12V; O2,H+/H2O氧化还原对的可逆电极电位为+1.23V

4、比长式检知管的使用
• 采样与送气
a、送气采样法 b、抽气采样法 要求：采样准确；流速均匀；时间规定

• 读数
变色环界线有凹面、虚影、倾斜等情况时，取其中间值

• 低浓度气体的测定
增加送气次数后的测定值＝检定管读数 / 送气次数

• 高浓度气体的测定
a、稀释法 b、缩小送气量和送气时间法

三、电化学原理测定CO
DQJ-50多种 气体检定器

2、比长式检知管的构造

1—检测管外壳（中性玻璃管） 2—堵塞物（棉栓、玻璃丝布、耐酸涤纶等） 3—保护胶（硅胶吸附试剂以除去干扰气体） 4—隔离层（有色玻璃粉等惰性有色颗粒物质） 5—指示剂（活性硅胶吸附化学试剂）

1—档位；2—采样器；3—检测管；4—指示剂

3、比长式检知管的检测原理
• 检测剂：以活性硅胶为载体，吸附五氧化二碘和发 烟硫酸加工而成。 • 检测剂与CO反应后由白色变成棕黄色圈，随着气 流通过棕色环向前移动，其移动距离与CO浓度大 小成正比。 反应方程式： 注意：
检知管受气样流量、温度、反应时间及其它气体干扰的影响： A、检知超过保存期或变色后不能使用 B、使用温度 10~40℃ C、50ml气体要在90S(国产)内等速吸入 D、CO浓度低于5PPM时, 可反复吸气测量 E、含有烟雾及重烷气体的气样对检知管指示值有影响

3、产品介绍
法国TX2000型CO检测仪

CT1000X型CO检测报警仪

测 量： 连续 测量范围：0-500/0-2000两种可供选择 传 感 器： 电化学式 显 示： 3位半液晶显示，带背景灯 报 警： 5种声光报警/2个瞬时报警点/超量程报警 供电电源： 3节LR01 1.5V干电池 工作时间： 1000小时
第3章 有毒有害气体的检测仪表
• 矿井有害气体:
主要有一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、氧化氮 (NOx)、二氧化硫(SO2)、氨气(NH3)、氢气(H2)等。
பைடு நூலகம்
• 卫生标准： CO(24PPM)、NOx(2.5PPM) SO2(5PPM)、H2S(6.6PPM)

第3章 有毒有害气体的检测仪表


气体检测原理分类

• 工作电极W • 对面电极C • 参比电极R

2、定电位CO传感器的构造及原理
被测量一氧化碳，通过聚四氟乙烯薄膜扩散到工 作电极 W ，电极 W 受到恒电位的控制作用，具有 一个恒定的电位，一氧化碳在 W 电极上在催化剂 的作用下与电解液中的水发生氧化反应，生成二 氧化碳和氢质子，同时释放出电子； W极： 在对电极C上,氧在催化剂作用下与氢质子发生还 原反应生成水，并得到电子。 C极：

2、定电位CO传感器的构造及原理
• 气体扩散电极（透气膜＋电极） 防水透气膜:PTFE 活性层：铂黑＋ PTFE乳液 含有催化剂的多孔膜电极，易于被 测气体与电解液在气、固、液三相 界面上进行氧化还原反应。 • 透气膜 非均相微孔膜，透气但不透水和离 子。 空隙率大则灵敏度高，响应时间短， 但易漏液 • 电解液：硫酸或硫酸水溶液

I  I 0e

 Kcl

I0 －入射红外线强度 I－透射红外线强度 K－吸收系数 C－气体浓度 L－气室长度

• 可见，入射光强度和气室长度一定时，在一定气体浓度范围 内，透射光强度与气体浓度成反比。

2、红外线吸收式气体分析仪的结构