在监测化工企业 空气污染中气体传感器 的应用分 析

在监测化工企业 空气污染中气体传感器 的应用分 析

金哲峰

大庆石化公司质量检验中心环保监测站，黑龙江省大庆市 163000

摘要: 随着我国工业和经济的迅速发展，大气污染日趋严重。化工污染气体排放污染着人民生活的环境，严重影响着人们的生活。对大气中污染物质的监测，已经成为我国环境监测的重点工作。随着对大气污染环境的监测力度的加大，对气体传感器的研发和使用要求越来越高。本文主要介绍气体传感器的一些性能和分类，重点分析几种常用的监测空气污染的气体传感器——半导体式气体传感器、电化学传感器、催化燃烧式气体传感器在监测化工空气污染中的应用。

关键词 气体传感器；化工空气污染；监测；应用

一、气体传感器用途

气体传感器主要是用来检测一个区域是否存在某种特定的气体和这种气体在空气中含量的一种仪表。如人们最常见的交警通过气体传感器检测驾驶员呼出来的气体中是否含有酒精成分，以及酒精含量大多少，作为判断对方是否酒驾和醉驾的依据；在石油、化工、造纸、煤炭、加油站、交通运输等需要防护的行业，气体传感器可以为安全系统提供可易燃、可燃或有毒有害气体的信息；气体传感器也可以探测一个区域内氧气消耗量和二氧化碳的比例；在一些污染严重的行业，如石油、化工、煤炭、运输等行业，常用气体传感器检测大气中烟雾的浓度，以此判断有害的气体排放量和燃烧情况；在大气环境检测领域，用气体传感器监测大气环境污染的状况，已经十分普遍。

二、气体传感器检测系统的构成和工作原理

气体传感器是一种将气体成分、浓度等信息转化成电信号的可以被人、仪器仪表、计算机等利用的信息装置。气体检测系统由传感器与测量仪表、变换装置等的有机组合形成。气体检测系统的核心就是气体传感器，安装在探头内部。

探测头可以通过气体传感器调理气体样本，一般情况下包括干扰气体和滤除杂质，样品抽吸，制冷湖综合干燥处理，甚至可以化学处理样品，以便传感器的测量速度更快。

三、气体传感器分类：

（1）按照气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、热导池式气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。要使气体传感器的敏感特性达到最优，需要选择适当的材料和开发新材料。不同材料，气体传感器灵敏度不同。

（2）按照检测的气体的种类，可以分成可燃气体传感器。如红外线气体传感器，半导体式气体传感器和催化燃烧式气体传感器；有毒气体传感器。如电化学气体传感器，金属半导体气体传感器，光离子化气体传感器，火焰离子化式、气体传感器；有害气体传感器。如红外线气体传感器，紫外线气体传感器。

四、气体传感器在监测化工空气污染中的应用

以下是几种常见的气体传感器在监测化工空气污染中的应用。

（一）半导体气体传感器

半导体传感器是利用半导体材料易受外界条件影响的物理性质制成的传感器。它由气敏部分，加热丝以及防爆网组成的。

它的优点是：灵敏度高，响应速度快，结构简单，成本低，对对湿度敏感低，体积小，重量轻，便于集成化，智能化，使检测转化一体化。既可以对可燃性的气体进行检测，也可以对有毒有害的气体进行检测。对co和h2比较敏感.

缺点是：必须在高温下工作，对气体或气味的选择性差，湿度影响对半导体传感器影响可导致解释读数比较困难。湿度也会影响读数，湿度增加，传感器的输出电导就会增加;湿度降低的时候，半导体传感器的输出电导降低，极端的低湿度的环境甚至有可能会致使其对目标气体零响应。

半导体气体传感器应用领域有：环境污染监测、工业自动化、家用电器、医药工程，生物工程等，（在石油、化工、环保、食品、交通运输等许多领域都有着广泛的应用），目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。

（二）电化学式气体传感器

电化学式气体传感器是通过检测电流来检测气体的浓度，它利用被测气体的电化学活性，将其电化学氧化或还原，从而分辨气体成分，检测气体浓度。简单的说是利用电化学方法，使用电极与电解液对气体进行检测。

它的优点是：灵敏度高、结构简单、工作可靠、响应速度快、安装使用方便等。

它的缺点是：易受干扰，灵敏度受温度影响而发生较大变化，有寿命的限制。

应用领域：电化学气体传感器是检测有毒、有害气体最常见和最成熟的气体传感器，可以检测许多有毒有害气体和氧气。尤其最适合检测低浓度的毒性气体。在各种工业领域如：煤矿、石油、化工和各种需要安全防护的方面如：市政、医疗、交通运输、家庭等，电化学气体传感器可探测可燃、易燃、有毒有害气体的浓度或其存在与否，或氧气的消耗量;同时因其对氧气和酒精等气体非常敏感性，广泛应用于道路交通安全检测领域。

（三）催化燃烧式气体传感器

催化燃烧式气体传感器属于高温气体传感器，是利用其氧化燃烧特性检测空气中可燃气含量，是专门测检可燃气体的气体传感器。涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥是其关键部件。

它的优点是：性能好，成本低，对环境的湿度影响不敏感，适用于野外使用。

它的缺点是：电流大，工作温度高，元件容易被硫化物、卤素化合物等中毒影响，缩短使用寿命，在缺氧情况下检测误差比较大。

应用领域：用于天然气、液化气、煤气、烷类等可燃性气体的浓度检测，如煤气站、制气厂等分析空气中的一氧化碳、氢气、乙炔等可燃气体含量；在煤矿井中用于测探和分析采煤矿井坑道中的甲烷含量；在石油开采船中用于探测泄漏的甲烷含量；在化工原料库和原料车间用于分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等含量；气体传感器能够对大气当中的有害污染物进行检测，比如自于汽车的排放尾气的氮氧化合物和来自工业用煤排放的二氧化硫。

由此可见，半导体气体传感器、电化学式气体传感器以及催化燃烧式气体传感器各有优缺点，并且所适用领域也存在着一定的差异。因而，在这种情况下为了更好地实现对化工空气污染地监测，我们就必须充分结合企业生产实际、传感器优点以及相关规范要求等来选择。

五、结语

综上所述，气体传感器在监测化工空气污染中的广泛应用，等于给人们生活装上了一个环保报警装置，它给人们的生活带来更加便捷更加安全。随着科学技术的发展，新技术、新材料的不断涌现，气体传感器技术在不断创新，种类也在不断的增加。现在，气体传感器正在向智能化、微型化、多功能化方向全面化发展，空气监测系统也将向更全面、更完美的方向发展，它将给人类创造了一个安全的生活环境。有鉴于此，上文在充分结合相关文献研究以及自己多年工作经验情况下主要就气体传感器在监测化工空气污染中的应用展开探讨，以供参考。

参考文献

[1] 冯玉福;气体传感器在监测空气污染中的应用[J];中国金属通报;2018年08期

[2] 贾华,许佩佩. 二氧化硫气体检测控制系统[J]. 科技经济导刊,2017,(16).

[3] 高雅娟;室内空气质量监测仪中电化学传感器的应用[J];科技创新与应用;2017年19期