氨氣傳感器的三種監測原理

時間:2021-05-02 07:58:37 來源:藍天音樂廳點擊:

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在化工行業中,氨氣是一種重要的化工原料,可用于制尿素、純堿、銨態氮肥以及硝酸。同時,氨氣也是一種容易構成危害的一種氣體,由于氨氣本身是一種易燃易爆氣體,在發生氨氣泄露事件之后,不僅僅會對人體造成危害,還容易發生爆炸事故,所以在化學工業生產中,對氨氣的監測十分重要。

由于氨氣本身的特性,在工作或生活場中,如果有容易泄露氨氣的地方,應當安裝固定式氨氣報警器或者便攜式氣體檢測儀,用于檢測氨氣泄漏的情況,防止泄漏超標發生危險事故。

目前,用于工業氨氣監測的傳感器共有三種大的分類:光學類氨氣傳感器、金屬氧化物傳感器、導電聚合物氨氣傳感器。

一、光學類氨氣傳感器

光學類傳感器主要的類型有光干涉式傳感器、紫外吸收式傳感器、紅外吸收式傳感器和光纖式傳感器。對于氨氣檢測的兩種主要的光學原理一種是基于氨氣發生反應的試劑的顏色或引發指示劑顏色變化;另一種機理是檢測氣體對光的吸收完成傳感確定氣體濃度。

待測氣體發生反應著色后可以利用分光光度法對其進行分析。由于氨氣氣體為堿性氣體一定濃度下,可以令pH試紙變色,從而分析氣氛中是否含有氨氣,但是這種測試需要保證氨氣濃度較高而且對于試紙顏色變化不能靈敏判斷會產生較大誤差。

光學類傳感器測能夠用于檢測環境中氨氣的含量,是一種靈敏度較高且選擇性較好的氣體傳感器。激光器和攝譜儀是光吸收氨氣檢測系統的主要組成部分。激光器發射光線穿過空氣,到達檢測器的光會因為空氣中氣體組分不同和各組分特性對接的光譜產生一定的影響,完成對氣體環境中氨氣含量的檢測,在靈敏度和選擇性方面有明顯的優越性。

二、金屬氧化物傳感器

金屬氧化物氣體傳感器成為構成的氣體傳感器中比較受關注的氣敏材料之一。經研究發現,氧化錫、三氧化鉬、氧化鈦這些金屬氧化物都能夠用來檢測氨氣。金屬氧化物傳感器具有堅固耐用,價格低廉,操作簡單等優點,是一種非常有前途的氣體傳感器。

金屬氧化物傳感器的機理主要是通過化學吸附將氨氣分子吸附到金屬氧化物的傳感層上,引起金屬氧化物傳感器上的電導發生變化,從而確定氨氣的濃度。

3、導電聚合物氨氣傳感器

利用導電聚合物可以實現對氨氣的監測,例如:聚吡咯,聚苯胺和聚噻吩等,相對于金屬與金屬氧化物而言,導電聚合物作為導電傳感器能夠在室溫下工作。導電聚合物對于氨氣的傳感機理主要依賴于氨氣與導電聚合物之間的氧化還原反應,由于這種反應的不可逆性使長時間暴露在氨氣環境中的導電聚合物傳感器的靈敏度逐漸降低。

氨氣傳感器的三種工作機理為光學類監測、金屬氧化物監測、導電聚合物監測三個方面,對氨氣的監測方式進行了歸納、總結。由于人們環保意識的日益增強,未來小型化氨氣監測傳感器仍然是氣體檢測的一種趨勢,在保證器件小型化的同時,還需要保證傳感器具有成本低、操作簡單、靈敏度高和選擇性強的特點。

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