Kas ir sērūdeņraža sensors?

Sērūdeņraža (H2S) sensors ir gāzes sensors, ko var uzbūvēt atbilstoši vairākām atšķirīgām konstrukcijas specifikācijām, lai noteiktu sērūdeņraža līmeni, kas rodas rūpniecisko un bioloģisko procesu laikā. Šādi sensori ir ļoti svarīgi dažādās nozarēs, jo sērūdeņradis ir ārkārtīgi toksiska gāze. 500 līdz 1000 daļu uz miljonu (ppm) tilpuma ieelpošana gandrīz vienmēr izraisa tūlītēju bezsamaņu un nāvi. Dažas sērūdeņraža sensoru vienības ir vienreizējas lietošanas avārijas sastāvdaļas, savukārt citas H2S sensoru konstrukcijas ir izstrādātas, lai atkārtoti noteiktu gāzi un kalpotu daudzus gadus.

Daudzām nozarēm ir nepieciešams sērūdeņraža sensors, taču visizplatītākie ir naftas ķīmijas rūpniecība, kur tas ir jēlnaftas un dabasgāzes ražošanas dabisks blakusprodukts, kā arī sadzīves notekūdeņu attīrīšanas iekārtas. Saistītās jomas, kurās tiek ražots sērūdeņradis, ir zivju audzēšana vai akvakultūra, mēslojuma kūtsmēslu uzglabāšana un reģioni, kur pastāv vulkāniskās gāzes vai karstie avoti. Rafinēšanas rūpnīcas un koksa krāšņu rūpnīcas, kurās ogles pārvērš koksā, karsējot tās vidē, kurā nav skābekļa, arī ir vietas, kur sērūdeņraža sensora noteikšanas sistēma ir ļoti svarīga. Papīra rūpnīcas, tērauda rūpnīcas un miecētavas arī ražo gāzi, un, tā kā tā ir dabisks blakusprodukts, ko izraisa organisko vielu sadalīšanās baktēriju ietekmē, tā ir arī potenciāls apdraudējums vairāku veidu pārtikas pārstrādes rūpnīcās.

Spēja dabiski noteikt bīstamu, bet ļoti zemu sērūdeņraža līmeni gaisā var būt sarežģīta vairāku iemeslu dēļ. Viens no iemesliem ir tas, ka tā ir bezkrāsaina un caurspīdīga gāze, kas ir smagāka par gaisu, tāpēc tai ir tendence zemā līmenī nogulsnēties ēkās, kur tā sākotnēji var palikt nepamanīta. Lai gan tam ir sapuvušu olu smarža zemā koncentrācijā, augstākos līmeņos smarža mainās uz saldu, kas var sajaukt maņas. Tāpēc ir vairākas dažādas metodes gāzes noteikšanai bioloģiskajos paraugos salīdzinājumā ar gaisa vai ūdens koncentrāciju.

Tipisks nepārtrauktas lietošanas pārnēsājama sensora dizains ir balstīts uz mikroelektromehāniskās sistēmas (MEM) degvielas elementu, kas var darboties diapazonā no -22° līdz 122° Fārenheita (-30° līdz 50° pēc Celsija) un izmanto elektrisko principu. pretestība. MEM sensors ir veidots uz metāla oksīda pusvadītāju (MOS) materiāla no mikroskopiskām alvas oksīda vai zelta metāla plēvēm, kas reaģē uz elektriskās pretestības izmaiņām, kad sērūdeņraža gāze šķērso tos. Šādiem sensoriem ir ātrs reakcijas laiks, un tie var būt precīzi līdz 25 daļām uz miljardu (ppb), taču visbiežāk tie ir paredzēti, lai noteiktu tikai augstāku gāzes līmeni. Tomēr tie ir lēti, un tos parasti izmanto skarbos klimatiskajos apstākļos, piemēram, naftas un gāzes meklējumos un urbumos.

Sērūdeņraža sensors, kas paredzēts gāzes noteikšanai ūdenī un dūņās, ir balstīts arī uz potenciometrijas principu jeb elektromotora spēka izmaiņām ūdenī. Ūdens detektori var izmērīt gāzes līmeni, kas ir mazāks par 0.3 ppb, un tie bieži ir iebūvēti standarta pH mērītājos, ko izmanto notekūdeņu attīrīšanas nozarē. Tomēr, lai tie būtu precīzi, ir nepieciešama bieža kalibrēšana, kas parasti tiek plānota reizi mēnesī. Bieža novirzes sensora problēma rodas ar vienībām, kas nepieciešamas šādu smalku līmeņu mērīšanai, kas liecina, ka parādītais izvades rādījums ir novirzīts no faktiskās izmērītās vērtības. Sērūdeņraža sensorā, ko izmanto šķidrā vidē, ±0.5 milivoltu (mV) novirzes diapazons ir standarts, taču rādījumos novirze mēneša laikā bieži var sasniegt pat 2 mV.

Cita veida sērūdeņraža sensoru konstrukcijas ir iebūvētas pārnēsājamās vienībās, ko nēsā avārijas dienestu darbinieki, kas spēj noteikt citas bīstamas gāzes, piemēram, oglekļa monoksīdu. Līdzīga veida vienības, kas novietotas telpās, ir izturīgas pret koroziju un sprādzienbīstamību, kas ir divas sērūdeņraža gāzes īpašības. Tie spēj darboties divus līdz piecus gadus ar ļoti zemu enerģijas patēriņu un nepasliktinās nepārtrauktas noteikšanas spēja pēc pakļaušanas gāzes iedarbībai.
Sērūdeņraža sensora jutīguma līmenis un reakcijas laiks, kas ir mazāks par minūti, pēdējos gados ir uzlabots, iekļaujot materiālus, kas izstrādāti nanometru mērogā. Tas atbalsta jaunos noteikumus ASV, sākot no 2010. gada. Amerikas Valdību rūpniecisko higiēnistu konference (ACGIH) ir samazinājusi pieļaujamos gāzes iedarbības līmeņus astoņu stundu svērtajā vidē no 10 ppm līdz 1 ppm un īstermiņa iedarbības līmeni 15 ppm līdz 5 ppm.