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氨气传感器的三种监测原理

发布时间:2021-04-24 点击量:154

在化工行业中,氨气是一种重要的化工原料,可用于制尿素、纯碱、铵态氮肥以及硝酸。同时,氨气也是一种容易构成危害的一种气体,由于氨气本身是一种易燃易爆气体,在发生氨气泄露事件之后,不仅仅会对人体造成危害,还容易发生事故,所以在化学工业生产中,对氨气的监测十分重要。 

由于氨气本身的特性,在工作或生活场中,如果有容易泄露氨气的地方,应当安装固定式氨气报警器或者便携式气体检测仪,用于检测氨气泄漏的情况,防止泄漏超标发生危险事故。

目前,用于工业氨气监测的传感器共有三种大的分类:光学类氨气传感器、金属氧化物传感器、导电聚合物氨气传感器。

一、光学类氨气传感器

光学类传感器主要的类型有光干涉式传感器、紫外吸收式传感器、红外吸收式传感器和光纤式传感器。对于氨气检测的两种主要的光学原理一种是基于氨气发生反应的试剂的颜色或引发指示剂颜色变化;另一种机理是检测气体对光的吸收完成传感确定气体浓度。

待测气体发生反应着色后可以利用分光光度法对其进行分析。由于氨气气体为碱性气体一定浓度下,可以令pH试纸变色,从而分析气氛中是否含有氨气,但是这种测试需要保证氨气浓度较高而且对于试纸颜色变化不能灵敏判断会产生较大误差。

光学类传感器测能够用于检测环境中氨气的含量,是一种灵敏度较高且选择性较好的气体传感器。激光器和摄谱仪是光吸收氨气检测系统的主要组成部分。激光器发射光线穿过空气,到达检测器的光会因为空气中气体组分不同和各组分特性对接的光谱产生一定的影响,完成对气体环境中氨气含量的检测,在灵敏度和选择性方面有明显的优越性。

二、金属氧化物传感器

金属氧化物气体传感器成为构成的气体传感器中比较受关注的气敏材料之一。经研究发现,氧化锡、三氧化钼、氧化钛这些金属氧化物都能够用来检测氨气。金属氧化物传感器具有坚固耐用,价格低廉,操作简单等优点,是一种非常有前途的气体传感器。

金属氧化物传感器的机理主要是通过化学吸附将氨气分子吸附到金属氧化物的传感层上,引起金属氧化物传感器上的电导发生变化,从而确定氨气的浓度。

3、导电聚合物氨气传感器

利用导电聚合物可以实现对氨气的监测,例如:聚吡咯,聚苯胺和聚噻吩等,相对于金属与金属氧化物而言,导电聚合物作为导电传感器能够在室温下工作。导电聚合物对于氨气的传感机理主要依赖于氨气与导电聚合物之间的氧化还原反应,由于这种反应的不可逆性使长时间暴露在氨气环境中的导电聚合物传感器的灵敏度逐渐降低。

氨气传感器的三种工作机理为光学类监测、金属氧化物监测、导电聚合物监测三个方面,对氨气的监测方式进行了归纳、总结。由于人们环保意识的日益增强,未来小型化氨气监测传感器仍然是气体检测的一种趋势,在保证器件小型化的同时,还需要保证传感器具有成本低、操作简单、灵敏度高和选择性强的特点。