氣體(ti)檢(jian)測管的(de)原理

1 概況

　　檢(jian)測管在(zai)世界(jie)上壹(yi)些發達(da)的(de)工(gong)業(ye)國家使(shi)用的(de)相(xiang)當(dang)普(pu)遍，從(cong)品種和(he)數(shu)量上規模都(dou)很大(da)，並且有許多(duo)有影響(xiang)的(de)專(zhuan)業生產(chan)廠(chang)。其中西德(de)德(de)爾(er)格公司和(he)奧格爾(er)公(gong)司的(de)產(chan)品共(gong)有180多(duo)種,日(ri)本(ben)kitagawa，gastec氣體(ti)技術(shu)株式會(hui)社產(chan)品有200多(duo)種,美國MSA公(gong)司的(de)產(chan)品也有210種。我國煤(mei)炭(tan)行(xing)業(ye)從(cong)50年代(dai)開(kai)始(shi)引(yin)進檢(jian)測管技術(shu)，到(dao)60年代(dai)末期壹些大(da)專(zhuan)院校(xiao)和(he)科(ke)研(yan)機構部(bu)門(men)開(kai)始(shi)正式生產(chan)檢(jian)測管，隨(sui)著煤(mei)炭(tan)科(ke)技進步的(de)發展(zhan)，制定了(le)相(xiang)關的(de)國家、行(xing)業標準。到目(mu)前(qian)為(wei)止,氣體(ti)檢(jian)測管已(yi)經(jing)形(xing)成了(le)大(da)規模生產(chan)，得(de)到了(le)廣泛(fan)的(de)使用。現(xian)在(zai)生產(chan)檢(jian)測管的(de)廠(chang)家有30多(duo)家，生產(chan)品種有近(jin)30種，僅在(zai)煤(mei)礦行(xing)業(ye)內年銷(xiao)售量就達(da)500萬只以(yi)上，對(dui)煤(mei)礦井(jing)下(xia)環境安全和(he)礦工(gong)衛生保(bao)護(hu)事業起到了(le)重要作(zuo)用。其它行(xing)業如石(shi)油(you)化(hua)工(gong)、天(tian)然氣、冶(ye)金冶(ye)煉等(deng)使用也逐(zhu)年擴(kuo)大(da)。據(ju)我(wo)們調(tiao)研,在(zai)環境保(bao)護組(zu)織(zhi)和(he)勞(lao)動安全行(xing)業(ye)已經(jing)制訂(ding)了(le)檢(jian)測管使(shi)用的(de)相(xiang)應(ying)法律(lv)法規措(cuo)施，氣體(ti)檢(jian)測管成(cheng)為(wei)壹種*的(de)環境監(jian)測的(de)安全工(gong)具(ju)。

　　2 適(shi)用範(fan)圍(wei)、特(te)點(dian)及(ji)其品種

　　2.1適(shi)用範(fan)圍(wei)

　　在(zai)煤(mei)礦和(he)石(shi)油(you)化(hua)工(gong)行(xing)業，大(da)多(duo)存在(zai)可(ke)燃(ran)性(xing)易(yi)爆氣體(ti)、有毒(du)氣體(ti)及窒(zhi)息(xi)性(xing)氣體(ti)，使用檢(jian)測管可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)準確(que)地檢(jian)測空氣中有毒(du)有害氣體(ti)。氣體(ti)檢(jian)測管廣泛(fan)用於(yu)生產(chan)設(she)備動火前(qian)和(he)進入密閉(bi)設(she)備前(qian)的(de)安全分(fen)析(xi);用於(yu)檢(jian)查生產(chan)設(she)備管(guan)道(dao)泄漏(lou)情況(kuang);用於(yu)大(da)氣、水(shui)質等(deng)環境監(jian)測和(he)工(gong)業(ye)設(she)備廢水(shui)汙(wu)染(ran)監(jian)測;用於(yu)各(ge)種地質勘探(tan)和(he)礦山(shan)開(kai)采中地下(xia)溢(yi)出(chu)的(de)氣體(ti)和(he)汙(wu)染(ran)分析(xi);也可(ke)在(zai)汽車(che)尾氣排(pai)放(fang)、賓(bin)館、飯店的(de)作(zuo)業環境衛生監(jian)測中使用。

　　2.2特(te)點(dian)

　　測量氣體(ti)的(de)檢(jian)測管實(shi)際(ji)是將(jiang)化(hua)學(xue)分(fen)析(xi)方法儀(yi)器化，是壹種定量、定性(xing)、定值的(de)檢(jian)測方式,具(ju)有化(hua)學(xue)分析(xi)和(he)儀(yi)器分析(xi)的(de)雙重優點(dian)。

　　(1)操(cao)作(zuo)簡(jian)便。使(shi)用時(shi)僅(jin)有采(cai)樣(yang)和(he)測試結果(guo)顯(xian)示(shi)兩(liang)步(bu)，而這(zhe)兩步又(you)近(jin)乎(hu)是同(tong)時(shi)進行的(de)，為(wei)專(zhuan)業檢(jian)驗(yan)人(ren)員提供(gong)了(le)極(ji)大(da)方便，只(zhi)要(yao)操(cao)作(zuo)人(ren)員按(an)照(zhao)使用說(shuo)明書(shu)操(cao)作(zuo)方法進行測試就可(ke)以(yi)應用。

　　(2)分(fen)析(xi)速度(du)快(kuai)。由(you)於操(cao)作(zuo)方便，使(shi)得(de)每(mei)壹(yi)次分析(xi)所(suo)需(xu)時間(jian)大(da)為(wei)縮短(duan)，壹般(ban)僅(jin)需幾十(shi)秒至幾(ji)分鐘(zhong)即(ji)可(ke)得(de)知結(jie)果(guo)，其分(fen)析(xi)速度(du)是任(ren)何化學分析(xi)和(he)儀(yi)器方法不能(neng)比擬的(de)。

　　(3)測量精度(du)高(gao)。在(zai)檢(jian)測管含(han)量標度(du)的(de)確(que)定上模擬了(le)現(xian)場(chang)分析(xi)條(tiao)件(jian)，采(cai)用不同(tong)標(biao)準(zhun)氣標(biao)定，克服(fu)了(le)化(hua)學(xue)分(fen)析(xi)中易(yi)帶入的(de)方法誤(wu)差(cha)。同(tong)時(shi)減(jian)少(shao)了(le)人(ren)為(wei)誤(wu)差(cha)。該(gai)方法準(zhun)確(que)度(du)誤(wu)差(cha)壹般(ban)有效(xiao)量程為(wei)15%~25%，PPM(10-6)數(shu)量級的(de)測量有優(you)勢(shi)。

　　(4)適(shi)應(ying)性(xing)好。檢(jian)測管現(xian)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種，從零(ling)點(dian)到(dao)幾個(ge)PPM(10-6)到百(bai)分(fen)之幾十(shi)，適(shi)用範(fan)圍(wei)很大(da)，為(wei)分析(xi)工(gong)作(zuo)提供(gong)了(le)很(hen)大(da)方便。

　　(5)使(shi)用安全。使(shi)用時(shi)手動操作(zuo)，無(wu)需要(yao)電(dian)源(yuan)、熱源，在(zai)有易(yi)燃易(yi)爆氣體(ti)存在(zai)的(de)場(chang)所(suo)能(neng)安全使(shi)用。

　　(6)價格低廉(lian)、攜(xie)帶方便。該(gai)產(chan)品雖(sui)然是壹次性(xing)使用，但與(yu)其它化(hua)學和(he)儀(yi)器方法測量的(de)總價格比起(qi)來，還是便宜(yi),而且(qie)又(you)不需(xu)要(yao)維護修(xiu)理，則(ze)更顯(xian)得(de)低廉(lian)。檢(jian)測管體(ti)積小(xiao)，重量輕，便於操作(zuo)人(ren)員在(zai)各(ge)種環境下(xia)使(shi)用。

　　(7)識(shi)別(bie)性(xing)強。可(ke)以(yi)測定各(ge)種有害氣體(ti)，並可(ke)實(shi)現(xian)在(zai)壹定程度(du)上的(de)選擇(ze)性(xing)識(shi)別(bie)。

　　2.3檢(jian)測管的(de)品種

　　按(an)檢(jian)測方法分(fen),有比(bi)長(chang)、比色(se)、比容式檢(jian)測管。比(bi)長(chang)式檢(jian)測管。壹(yi)定體積的(de)樣品通過(guo)檢(jian)測管使(shi)指示(shi)粉(fen)產(chan)生變色(se)，根據(ju)變色(se)長度(du)來確(que)定被測氣體(ti)的(de)單(dan)位體積含(han)量，這類(lei)檢(jian)測管靈(ling)敏(min)度(du)、準確(que)度(du)zui高(gao)，應(ying)用。比(bi)色(se)式檢(jian)測管。通過(guo)壹定體積的(de)樣品，根(gen)據(ju)指示(shi)粉(fen)產(chan)生的(de)變色(se)強弱(ruo)度(du)來確(que)定被測氣體(ti)的(de)單(dan)位體積含(han)量。比容式檢(jian)測管(又(you)稱(cheng)柱狀(zhuang)檢(jian)測管)。通過(guo)壹定體積的(de)樣品，根(gen)據(ju)指示(shi)粉(fen)產(chan)生的(de)壹定顏色(se)或變色(se)長度(du)所(suo)需(xu)采樣體(ti)積來(lai)確(que)定被測氣體(ti)單(dan)位體積含(han)量，比容式檢(jian)測管目(mu)前(qian)國內僅有河南(nan)省(sheng)鶴(he)壁市(shi)氣體(ti)檢(jian)測管廠(chang)壹(yi)家生產(chan)。

　　按(an)測定時間(jian)分(fen),檢(jian)測管有用於(yu)測定被測氣體(ti)物質(zhi)的(de)瞬時(shi)濃(nong)度(du)變化，可(ke)在(zai)幾分(fen)鐘(zhong)內完成(cheng)測定的(de)短時(shi)間(jian)檢(jian)測管和(he)用於(yu)測定時間(jian)加權平均(jun)濃(nong)度(du)，通過(guo)環境空(kong)氣中自然擴散使(shi)檢(jian)驗(yan)管(guan)在(zai)幾小(xiao)時(shi)內發生變化來完成(cheng)測定的(de)長時(shi)間(jian)檢(jian)測管。

　　3 檢(jian)測管的(de)使用

　　3.1工(gong)作(zuo)原理

　　各(ge)種氣體(ti)檢(jian)測管是在(zai)壹個(ge)固(gu)定有限(xian)長(chang)度(du)內徑(jing)的(de)玻(bo)璃管(guan)內，裝填(tian)壹定量的(de)檢(jian)測劑(ji)(即(ji)指示(shi)粉(fen))，用塞料加以(yi)固定，再將(jiang)玻(bo)璃管(guan)的(de)兩端(duan)密封加工(gong)而成(cheng)。檢(jian)測劑(ji)是將(jiang)某(mou)些能(neng)與待測物質(zhi)發生化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)並可(ke)以(yi)改變顏色(se)的(de)化學(xue)試劑(ji)吸(xi)附(fu)在(zai)固體(ti)載體顆(ke)粒表面上的(de)壹種物質，化學(xue)試劑(ji)的(de)選擇(ze)和(he)它在(zai)載體上(shang)的(de)化學(xue)濃(nong)度(du)比決定了(le)檢(jian)測管的(de)物質(zhi)成(cheng)分(fen)和(he)量程範(fan)圍(wei)。

　　檢(jian)測管的(de)心臟是裝在(zai)玻(bo)璃管(guan)中的(de)指示(shi)粉(fen)。檢(jian)測空氣中的(de)有害氣體(ti),就是根據(ju)通過(guo)該(gai)管(guan)的(de)被測樣品與(yu)管內指示(shi)粉(fen)進行反(fan)應(ying)時(shi)，釋出(chu)有色(se)反應(ying)物(wu)，形(xing)成“著色(se)層“而進行的(de)。指示(shi)粉(fen)壹(yi)般(ban)由(you)載體和(he)化(hua)學(xue)試劑(ji)組(zu)成。把(ba)化學試劑(ji)塗(tu)覆在(zai)載體的(de)表面(mian)上(shang)，讓(rang)盡可(ke)能(neng)少的(de)試劑(ji)形(xing)成zui大(da)可(ke)能(neng)接觸(chu)的(de)面積，以(yi)便得(de)到具(ju)有很(hen)大(da)通過(guo)表面能(neng)力的(de)指示(shi)粉(fen)。應(ying)當(dang)選(xuan)擇(ze)那些在(zai)迅速與(yu)待測氣體(ti)起化(hua)學作(zuo)用時(shi)，能(neng)生成(cheng)明顯(xian)顏(yan)色(se)的(de)反應(ying)產(chan)物(wu)薄膜，並使原來的(de)指示(shi)粉(fen)改(gai)變顏色(se)的(de)試劑(ji)。

　　(4)檢(jian)測管的(de)檢(jian)測是壹種線(xian)性(xing)的(de)比色(se)方法，除(chu)嚴(yan)格控(kong)制制管技術(shu)(包(bao)括(kuo)管徑(jing)、管(guan)長(chang)和(he)適(shi)合密度(du)等(deng))外，還要(yao)求(qiu)指示(shi)粉(fen)與(yu)待(dai)測氣體(ti)進行反(fan)應(ying)要(yao)快(kuai)，靈(ling)敏(min)度(du)要高(gao)，顏(yan)色(se)變化要明顯(xian)，並且反(fan)應(ying)物不能(neng)是揮發性(xing)的(de)，重現(xian)性(xing)要好(hao)，長(chang)期保存(有效(xiao)期內)性(xing)能(neng)不變。

　　3.2檢(jian)測管的(de)使用

　　使(shi)用時(shi)將(jiang)管(guan)子兩(liang)端割(ge)斷(duan)(註意使(shi)用需(xu)按(an)箭(jian)頭方向)，讓含(han)有被測物質(zhi)的(de)氣體(ti)勻(yun)速地(di)定量地通過(guo)管子，被測物質(zhi)和(he)檢(jian)測劑(ji)發生化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)，部(bu)分檢(jian)測劑(ji)因化(hua)學反(fan)應(ying)被染色(se)，其染(ran)色(se)長度(du)與被測物質(zhi)濃(nong)度(du)成正比，從(cong)檢(jian)測管上(shang)已(yi)印制好的(de)刻度(du)即(ji)可(ke)得(de)知被測氣體(ti)的(de)濃(nong)度(du)。檢(jian)測管溫度(du)和(he)進樣速(su)度(du)，對(dui)其準(zhun)確(que)度(du)的(de)影響(xiang)實(shi)測數(shu)據(ju)見(jian)表1、表2。

表1溫度(du)對(dui)檢(jian)測管準(zhun)確(que)度(du)的(de)影響(xiang)

表2 進樣速(su)度(du)的(de)檢(jian)測管準(zhun)確(que)度(du)的(de)影響(xiang)

　　溫度(du)是主(zhu)要因素(su)之壹，它可(ke)能(neng)影響(xiang)載體吸(xi)附(fu)能(neng)力，變色(se)反應(ying)速(su)度(du)和(he)氣密度(du)三個方面，標(biao)準(zhun)規定各(ge)種檢(jian)測管在(zai)15℃～35℃常溫中工(gong)作(zuo)，超(chao)出(chu)範圍(wei)需(xu)要進行修(xiu)正誤(wu)差(cha)，需要(yao)企(qi)業(ye)自定溫度(du)校(xiao)正表或(huo)校(xiao)正曲(qu)線(xian)。

　　濕度(du)影響(xiang)可(ke)以(yi)忽略(lve)不計(ji)。進樣速(su)度(du)要求(qiu)非常(chang)嚴格，速度(du)的(de)快(kuai)與(yu)慢對(dui)檢(jian)測管的(de)變色(se)程度(du)和(he)變色(se)長短(duan)影響(xiang)特(te)別(bie)大，壹般標(biao)準(zhun)規定進樣速(su)度(du)誤(wu)差(cha)不允(yun)許超(chao)過(guo)額定速度(du)的(de)±10%。

　　目前(qian)，我(wo)國檢(jian)測管的(de)制作(zuo)和(he)檢(jian)驗(yan)技術(shu)有很(hen)大(da)的(de)發展(zhan)，但是從外觀(guan)上看,玻(bo)璃管(guan)的(de)均勻(yun)度(du)和(he)刻(ke)度(du)印刷(shua)遠(yuan)遠(yuan)比(bi)不上(shang)進口(kou)產(chan)品，在(zai)消(xiao)除幹(gan)擾、提(ti)高(gao)清(qing)晰度(du)、準確(que)度(du)、精密度(du)等(deng)方面也有差(cha)距。國外(wai)檢(jian)測管生產(chan)企(qi)業(ye)大部(bu)分了(le)實(shi)現(xian)自(zi)動化裝藥、封(feng)管(guan)、刻度(du)印刷(shua)，我(wo)國檢(jian)測管生產(chan)上(shang)還要(yao)下(xia)大(da)力氣縮(suo)小與(yu)國外(wai)的(de)差(cha)距，提高(gao)制作(zuo)水平(ping)，為(wei)煤(mei)礦安全做(zuo)出(chu)