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1、空气中危险气体的快速与应急检测,河北工程大学矿业工程系安全工程专业,2,本章讲授的内容,6.1 快速与应急检测的概念6.2 气体检测管法6.3 试纸比色法（不讲）6.4 溶液比色法（不讲）6.5 便携式气体检测仪检测法,3,实验室检测适用范围,作业场所低浓度的日常安全检测；有毒作业分级检测；防毒设施效果检验；采样和样品分析花费的时间比较长。检测结果准确度高。所用分析仪器适用面广。,4,6 空气中危险气体的快速与应急检测,有毒气体和可燃气体的实际浓度有多高？氧气的浓度又是多少？有无危险？要进入某化工设备内进行检修，就必须首先测定其残存的有毒气体是否排除干净？是否还需要继续通风？化工生产设备发生故
2、障，怀疑有毒气体泄漏时，必须马上向抢修人员通报有毒气体是否超标？抢修过程中浓度是否有变化？进入某地下场所工作，氧气、有毒气体是否处于安全浓度范围内？能否动火作业，有无爆炸的危险？如果作业时间较长，就必须随时知道可燃气体的浓度是否增加？,5,氧的浓度过高或过低都对人体有害。氧气的分压过低会导致缺氧症；氧的分压过高也会引起氧中毒。在GB8986-88缺氧危险作业安全规程中规定：空气中氧气浓度低于18%为缺氧状态。如果氧气浓度低于6%，将导致人立即死亡，犹如电击一样；（GB8958-2006 改为19.5%）常压下氧气浓度超过40%就会发生氧气中毒。人吸入气体中氧浓度在40%60%时所导致的肺水肿属
3、于肺中毒，吸入浓度高于80%所导致的昏迷、呼吸衰竭甚至死亡属于神经型中毒。,6,快速检测（rapid analysis）,使用简便的操作方法或用可携带的简易仪器，在现场及时测定有毒和可燃气体的浓度。,6 空气中危险气体的快速与应急检测,7,以下情况怎么办？一旦发现可燃或有毒气体异常，就必须快速、准确地找到泄漏源，需要使用能够实时显示浓度数据的便携式或手持式检测仪，在移动中观察浓度的变化，追踪浓度最高点，确认泄漏点。有毒气体扩散范围？警戒范围是多少？是否需要转移人群？,6 空气中危险气体的快速与应急检测,8,在发生重大事故时，为了完成某种特定的应急任务，而进行的检测。,应急检测,6 空气中危险气
4、体的快速与应急检测,9,6 空气中危险气体的快速与应急检测,快速检测 应急检测,共同要求：检测快速、操作简便、仪器便于携带应急检测与快速检测所用技术手段一样,10,快速检测分为三类,固定式可燃气体和有毒气体检测器 检测系统，传感器部分设置在现场，控制器、指示仪表等设在控制室。便携式气体检测报警仪 袖珍式报警器；随着人员移动，检测地点灵活。气体检测管，装置简单，费用低，不需要专门培训。,11,快速检测的特点,现场分析，速度快，随时指示浓度值；仪器操作简便、便于携带、具有一定的准确度；能够满足应急检测的要求；有些快速检测通常是定性或半定量测定方法；专用性比较强；检测范围：可燃气体 0100%LEL
5、 有毒气体 02TWA,12,快速检测的四种方法,1气体检测管法（detector tube method）它具有现场使用简便、快速、便于携带、灵敏和成本低廉的优点。2试纸比色法（test paper method）它是用试纸条浸渍试剂，在现场放置，或置于试纸夹内抽取被测空气，显色后比色定量，类似于pH试纸的使用。3溶液比色法（solution method）它是使被测空气中有毒有害物质与显色液作用，显色后用标准管或人工标准管比色定量。4仪器法（instrument method）就是利用便携式分析仪器进行现场检测的方法。,13,6.2 气体检测管法,确定有毒有害气体的浓度（定量）：将用某种化
6、学试剂溶液浸泡过的粉状颗粒载体装入玻璃管中，被测空气以一定的流速抽过此管，被测物质与试剂发生显色或变色反应，根据颜色的深浅或变色部分的长短，可以确定有毒有害气体的浓度。如果反应为特征反应，还可以定性。,6.2.1 气体检测管法的原理,14,1、玻璃管 2、堵塞物 3、预处理层 4、保护剂 5、指示粉及刻度 6、进气方向图6-2-1 气体检测管的基本结构示意图,气体检测管法由气体检测管和气体采样器组成。,细玻璃管,显色指示剂,定性：变色类型,定量：变色长度,15,16,图6-2-2 手动抽气筒（采样器）基本结构,采气动力手动抽气筒、浓差扩散,17,1、手柄 2、刻度槽线 3、筒体 4、气体检测管
7、图6-2-2 手动抽气筒基本结构,气体采样器,18,6.2 气体检测管法,定性用气体检测管在一根玻璃管内浸渍不同指示剂的颗粒载体，形成不同色段。将气体引入玻璃管内，通过不同色段颜色的变化确定被测气体的性质。当一种气体通过玻璃管内的指示粉后，其中一个色段变成某种颜色，其他各色段均不变化，则可确定该气体为何种气体。,19,A色段：NH3+H3PO4 黄色物质+(NH4)3PO4B色段：SO2+2NaOH 黄色物质+H2O+Na2SO3C色段：Cl2+联氨 黄色物质D色段：H2S+PbSO4 PbS+H2SO4E色段：CO+I2O5+H2SO4 I2,图6-2-3 131型气体定性检测管示意图,定性
8、用气体检测管,20,到目前为止，绝大部分较常见的气体都可以用检测管检测。其中包括：NH3、AsH3、PH3、CO、Cl2、HCl、HCN、HF、H2S、SO2、NOx、NO2、O3、COCl2、CS2、CCl4、CHCl3、甲醇、乙醇、丙酮、氯苯、环己烷、正己烷、苯、甲苯、二甲苯、环氧乙烷、乙苯、苯乙烯、苯胺、二乙醚、硫醇、硫醚、汽油、煤油、柴油、辛烷、三氯乙烷、氯乙烯等。,21,6.2.2 气体检测管的分类按照用途来分类：定量检测管定性检测管按照采气时间长短来分类：短时检测管（short-term tube）长时检测管（long-term tube）,22,图6-2-4 短时检测管和长时检测
9、管示意图,23,短时检测管：短时间内测定气体化合物，与手动泵或电动泵配合使用，可在现场快速准确地完成气体或蒸气的快速检测。目前有160多种短时检测管。可用于管道、容器、设备、储罐等处泄漏及火灾时气体的现场检测。,24,长时检测管：用于长时间内（如8h）连续检测，8h吸气积累的采样量可给出时间加权平均浓度（TWA，time-weighted average）基于变色长度指示的刻度管（scaled tube）需要与可连续操作的低流速采样泵相配合,25,使用时的注意事项,检测管保存时间一般不超过两年；手动抽气速度要均匀；使用温度等条件尽量与说明书一致。,26,气体检测管,载体：在其表面均匀负载指示剂
10、，增大反应面积；提供均匀的气体通道，使空气均匀穿过显色剂，常用的载体为硅胶和素陶瓷。显色剂：与被测气体快速反应，反应产物颜色变化明显。保护剂：防止水蒸气进入气体检测管或阻止干扰物质对显色剂的干扰作用。,27,气体检测管特点,操作步骤简单，容易掌握；测定迅速，气体检测管可在几分钟内测出工作环境中有害物质的浓度；灵敏度高，一般采样体积在几十毫升；应用范围广。,28,第三节 试纸比色法半定量 第四节 溶液比色法 半定量,29,6.5 便携式气体检测仪检测法,分类：手提式手持式袖珍式,30,6.5 便携式气体检测仪检测法,根据检测对象分类专用于检测可燃气体的专用于检测有毒气体的可燃、有毒气体都能检测的
11、氧气检测仪,31,依据检测原理分类,光离子化检测仪催化燃烧式检测仪红外吸收式检测仪定电位电解式检测仪,32,存在的问题,重视可燃气体检测，轻视有毒气体检测；重视立即致命的剧毒气体检测，轻视慢性中毒气体的检测；毒性气体是可燃的，用可燃气体检测仪检测；维护与标定重视不够。,33,6.5.1 光离子化检测仪（photo ionization detector PID）,可以做成类似手持式对讲机大小的便携式气体检测仪（portable gas detector）；用于较宽浓度范围多种挥发性有机化合物（volatile organic compound VOC）的现场测定，同时也可测定H2S、CS2、N
12、H3、H3As、H3Se、Br2、I2等气体；不仅可以用于测定可燃气体，也可以测定有机和无机有毒气体。,34,图65 光离子化检测器工作原理示意图,光离子化,35,36,37,38,根据被检测化合物电离电位的不同，可以采用波长不同的紫外灯（9.8、10.6、11.7eV）。紫外线光子能量大于被检测气体的电离电位就可以检测。9.8eV的紫外线检测的化合物数量少，但灯的寿命最长。可以自由选择紫外线。,39,图6-5-2 使用不同能量紫外灯时PID检测仪的响应范围,40,PID检测器的类型,根据不同的需要，仪器有通用型、专用型和固定式三种，分别用于不同的目的，固定式用于固定地点的检测。,41,RAE
13、公司的产品储存102种气体的校正系数，检测范围在0.00110mg/m3。仪器可储存多种组分的校正系数，在仪器中自动对不同组分的响应值进行校正后，在显示屏幕上直接显示出浓度值。仪器读数的校正分两部分，吸入清洁空气时，仪器指示值为零（氧气为正常值20.9），吸入标准气体应指示其标准值，否则调整到正确值。,42,6.5.2 热学式气体检测仪,R1为测量电阻，R2为温度补偿电阻；R1和R2都是热敏电阻；测量电阻表面涂催化剂，在低于气体燃点的温度下就能使气体燃烧，释放热量，增加电阻值，电桥失去平衡，输出信号。改变催化剂可以提高对某些气体的选择性。,43,6.5.3 光学式气体检测仪,6.5.3.1 紫
14、外线气体检测仪（ultraviolet ray gas detector）6.5.3.2 红外线气体检测仪（infrared ray gas detector）6.5.3.3 可见光气体检测仪（visible light gas detector）6.5.3.4 化学发光气体检测仪（chemiluminescence gas detector）,44,6.5.4 电化学式气体检测仪,6.5.4.1 定电位电解式检测仪6.5.4.2 迦伐尼电池式检测仪6.5.4.3 电导式气体测定器6.5.4.4 库仑滴定式气体测定器6.5.4.5 复合式检测仪,45,6.5.4.2 迦伐尼电池式检测仪,便携式
15、氧气检测仪多采用迦伐尼电池原理的传感器；迦伐尼电池式氧气检测仪工作原理：电池就象小的塑料容器，在塑料容器的下面或侧面装有对氧气透过性良好的聚四氟乙烯透气膜（厚度10-30m），膜的内侧紧贴着由铂、金、银等贵金属制成的阴电极，另一侧或其它空余部分构成阳极，由铅、镉等金属构成，电池内充装的电解质溶液是氢氧化钾、氢氧化钠等强碱性物质的溶液。,46,图6-5-4 隔膜迦伐尼电池式氧气检测仪原理示意图,47,氧气在阴极上产生还原反应：O2+2H2O+4e 4OH铅（或镉）金属阳极自身被氧化成离子，离子又形成氢氧化物：2Pb 2Pb+2+4e2Pb+2+4OH 2Pb(OH)2电流与氧气浓度成正比关系，氧
16、气浓度越大，单位时间内透过透气膜的数量越多，电流在标准负载电阻的两端形成的电压越大，电压正比于电流，电压被放大后就是输出电信号。,48,应 用,测定气体中的氧气；测量水中溶解氧；和酶组合也可作为生物传感器的转换元件；如果改变电极材料和电解液的组合，并优化改进气体透过膜，便可被广泛用于测定Cl2、HCN、HCl、H2S、F2、HF、SO2、NH3、NO2、PH3等气体。,49,6.5.4.5 复合式检测仪,1PGM-7800型手持式五合一气体检测仪 内置吸气泵，检测器采用催化检测器或热导检测器（用于测定LEL）、电化学传感器（用于测定O2和有毒气体）；检测仪质量568g。,50,2GAS Ale
17、rt Max型四种气体检测仪 内置气泵，采用电化学传感器（H2S/CO组和电极）、O2电极和催化珠燃烧探头；检测仪质量不足400g。3PGM-50超小型复合式气体检测仪 内置气泵，采用电化学传感器（用于测定有毒气体和O2）、触媒小球传感器（用于测定LEL）、PID传感器（用于测定VOCs，挥发性有机化合物）。,51,4Mini Warn II智能型多种气体检测仪 可同时对5种气体进行检测和报警，5个检测通道；可配备1个催化燃烧传感器（用于测定可燃气体/蒸气，可以测量%LEL和%体积）；一个红外传感器（用于测定可燃气体/蒸气或CO2）；13个电化学传感器（用于测定有毒气体，共有23种）；显示器可同时显示5个测量值，具有50h的数据储存器。,52,6.5.5 有限作业空间气体检测的注意事项,反应罐、储料罐、容器、下水道或其它地下管道、地下设施、密闭粮仓、罐车、船运货舱、隧道等密闭或相对密闭的空间为有限作业空间。人员进入有限作业空间之前必须进行检测，检测时间不能早于30min，检测工作要在有限作业空间之外进行。,53,图6-5-5 不同密度气体分布与人员检测示意图,54,本章结束,
