安全监测监控原理与仪表04.pptx

第4章?空气质量与污染物检测 本章概要 在本章中，主要介绍了氧气、一氧化碳、氮氧化物和其他有害气体以及噪声的监测原理和方法。 要求学生基本掌握氧气、一氧化碳、氮氧化物和其他有害气体以及噪声的监测原理和方法，熟练掌握它们的具体操作方法。从而使学生明确常见有害气体及噪声的监测原理和方法可燃性气体监测仪器的原理及使用方法，从而使学生在实际工作中对各种监测仪器熟练运用。 4.1 氧气检测O2是无色、无臭、无味的气体，比空气密度稍重，在空气重含量20.93%(体积比)，与生物呼吸有密切关系。稍溶于水(在0℃时1L水能溶48.89mL)能与各种物质化合，有助燃性。氧气含量减少对人体危害较大。检测氧气含量不仅有利于防止作业人员发生缺氧症，而且对于预防火灾，判定灭火效果等方面具有重要的意义。氧气的检测方法包括顺磁测量法、伽伐尼电池法等。锅炉或工业用炉燃烧状况可采用顺磁法，而缺氧场所则用伽伐尼电池法进行。煤矿井下测氧采用伽伐尼电池法进行。4.1.1 顺磁性测量法能够把氧气同其它所有气体区分开多的最显著的特性使氧气的顺磁性，该方法是利用它的这种特性进行测量的。除氧气外，只有一氧化氮和二氧化氮具有顺磁性。由于氧气具有很大的磁化率，它们被吸向强场的方向，利用这种特性可制出如下各种类型的测定仪器。(1)直接利用吸引力的机械方式；(2)检测磁风的方式；(3)检测界面压力差的方式；(4)测量磁阻的方式等等。4.1.2 伽伐尼电池法1.伽伐尼电池氧传感器(1)结构 伽伐尼法电池结构如图4-1所示。电池阳极由白金(Pt)或金(Au)制成，阴极由铅(Pb)或锌(Zn)板制作，池内装有氢氧化钾(KOH)糊状电解液及高分子气体渗透薄膜。(2)检测原理氧气经隔膜进入电解池内，在阴极上产生电化学反应，反应方程式为：O2+2H2O+4e→4(OH)-氢氧根离子(HO)－进入阳极后，与阳极Pb或Zn产生电化学反应，其反应方程式为：4(OH)－+2Pb→2Pb(OH)2+4e通过上述化学反应，在电解池内产生一个离子电流，电流的大小与溶氧量成一定比例，所以可以测出氧气浓度变化。图4-1 隔膜伽伐尼电池原理图1－阳极； 2－绝缘材料； 3－电解液；4－阴极； 5－隔膜2.便携式OM－4C型氧浓度计 现以便携式OM－4C型氧浓度计为例简述如下：OM－4C型是便携式O2浓度计，是用附带的橡胶球强制吸气使之接触传感器，并用表头指示O2浓度的只读式、小型、轻量化的浓度计。本体由表头、固定在印刷电路板上的上盖、电源电池及收存传感器的壳体等组成，上盖和壳体用4个M5六角埋头螺栓固定，形成密闭容器。上盖表面安装有表头、电源开关、电压用开关及校正用电位器。在壳体外部有进气口和橡胶球连接口，与内部的传感器联接着。传感器的阴极、阳极、电解液及温度补偿热敏电阻装在树脂容器内，吸进的空气与阴极接触。电路设置在固定于上盖的印刷线路板上。传感器发生的与O2浓度成比例的电流放大后，其输出可驱动表头。热敏电阻装于传感器内，作为集成电路的负反馈电阻进行温度补偿。电路全部是本质安全回路，电源电池是锰干电池(1号1.5V)3节串连，电池正负间的两个连接部分连接着一个1.5Ω、共计3Ω，用粘结剂固定的绕线型限流电阻。4.2 一氧化碳检测一氧化碳(CO)为无色、无臭气体，分子量是28.0，对空气比重是0.967，在标准状态下1L气体重1.25g，100mL水中可溶解0.0249mg的一氧化碳(20℃)，燃烧时为淡蓝色火焰。一氧化碳时炼焦、炼铁、炼钢、炼油、汽车尾气及家用煤的不完全燃烧产物。更引起人们关注的时城市交通车辆增多，在交通路口车辆频繁的场所，空气中一氧化碳的含量有时竟高达50ppm。一氧化碳是大气污染监测最常见的指标之一。一氧化碳化学测定方法有五氧化二碘法、检气管法、碘量法和银胶比色法。仪器测定方法有非分散红外法、气相色谱法、汞置换法、检测管法和固体电解质原电池型检测器(定位电解法)等。其中，非分散红外法和气相色谱法应用最普遍，而前者规定作为我国环境监测中测定一氧化碳的标准方法。4.2.1 非分散红外法一氧化碳、二氧化碳等气体，对红外线有强烈的吸收作用，每种气体的吸收峰不同(如一氧化碳吸收4.67μm的红外线)，且最大吸收峰的波长范围较窄。因此，可根据这些气体对红外线的吸收作用，测定它们在空气中的浓度。国产FQW和HW－100型红外线气体分析仪，是测定一氧化碳和二氧化碳的专用仪器。其量程一般都分为几档，最低量程为0～50ppm，最高可达0～500ppm，下面仅以一氧化碳为例，说明非分散红外法的基本原理。非分散红外法分析仪的结构如图4-3所示。由光源1发出能量相等的两束红外线，被同步电机带动的扇形切光器2切割成一定周期的断续光，其中一束光通过比较室4投射到检测室5的左侧，另一束光通过试样室3投射到检测室5