苯氣體檢測(cè)報(bào)警器校準(zhǔn)用異丁烯氣體代替

1、苯氣體檢測(cè)報(bào)警器的原理和分類
苯氣體檢測(cè)報(bào)警器的檢測(cè)原理通常包括光離子化( PID) 檢測(cè)原理和半導(dǎo)體檢測(cè)原理等。PID 檢測(cè)原理是利用光離子化效應(yīng)使得氣體電離，通過測(cè)量離子化的氣體電荷來檢測(cè)氣體濃度。半導(dǎo)體檢測(cè)原理是利用氣體的氧化還原反應(yīng)，通過氣敏元件中金屬氧化物薄膜的阻值發(fā)生變化來檢測(cè)氣體濃度。由于半導(dǎo)體檢測(cè)原理靈敏度低、準(zhǔn)確度差，一般只能定性檢測(cè)氣體，目前市場(chǎng)上大部分采用的是精度高、量程范圍廣、抗干擾性強(qiáng)的 PID 式苯氣體檢測(cè)報(bào)警器。
 
2、校準(zhǔn)用替代標(biāo)準(zhǔn)氣體的選擇
根據(jù) JJF 1674—2017《苯氣體檢測(cè)報(bào)警器校準(zhǔn)規(guī)范》，在校準(zhǔn)過程中氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為空氣中苯氣體有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或氮中苯氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。由于苯可以通過呼吸道、腸胃和皮膚等進(jìn)入人體，引起血液中血小板和白血球數(shù)量的減少，損害造血組織和神經(jīng)系統(tǒng)。校準(zhǔn)過程中若防護(hù)不當(dāng)，長(zhǎng)期使用含苯的標(biāo)準(zhǔn)氣體會(huì)對(duì)校準(zhǔn)人員的健康造成不可逆的損害。因此，選用合適的替代氣作為標(biāo)準(zhǔn)氣體以校準(zhǔn)苯氣體檢測(cè)報(bào)警器是很有必要的。
 
2. 1 環(huán)境條件
環(huán)境溫度為 25℃，濕度為 70% 。
2. 2 被校儀器
1、固定式苯氣體檢測(cè)報(bào)警器，型號(hào)為GT-9801TC型，生產(chǎn)廠家為索富通，測(cè)量范圍為 0 ～ 100μmol /mol；
 
2. 3 測(cè)量方法
選定固定式苯氣體檢測(cè)報(bào)警器，將報(bào)警器通電預(yù)熱穩(wěn) 定 后，先通入零點(diǎn)氣體 ( 高 純 氮 氣) 和80μmol /mol 的苯氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，調(diào)整儀器的零點(diǎn)和示值; 再依次通入濃度為 20μmol /mol、40μmol /mol、
60μmol /mol、80μmol /mol 和 100μmol /mol 的替代標(biāo)準(zhǔn)氣體，本文中選取甲烷、異丁烷、異丁烯分別作為替代標(biāo)準(zhǔn)氣體通入，每次待儀器示值穩(wěn)定后，記錄儀器示值，每種濃度重復(fù)測(cè)量 3 次，取算術(shù)平均值作為最終儀器示值，由此得到甲烷、異丁烷、異丁烯分別作為替代標(biāo)準(zhǔn)氣體時(shí)，儀器示值 y 和氣體濃度 x 之間的關(guān)系。Ｒ2 表征趨勢(shì)線的擬合程度，其數(shù)值大小可以反映趨勢(shì)線的估計(jì)值與對(duì)應(yīng)
的實(shí)際數(shù)據(jù)之間的擬合程 度，擬合程度越高，趨勢(shì)線的可靠性就越高，選取 Ｒ2≥0. 999 的關(guān)系曲線，即為優(yōu)選的替代標(biāo)準(zhǔn)氣體。甲烷、異丁烷、異丁烯標(biāo)準(zhǔn)氣體均購買于四川中測(cè)標(biāo)物科技有限公司。
 
2. 4 測(cè)量結(jié)果
對(duì)上述三種固定式苯氣體檢測(cè)報(bào)警器進(jìn)行替
代標(biāo)準(zhǔn)氣體的報(bào)警器試驗(yàn)，示值結(jié)果分別如圖 1

由圖 1 中報(bào)警器甲烷、異丁烷、異丁烯的儀器示值 y 和氣體濃度 x 的關(guān)系曲線可知，相比甲烷和異丁烷，在使用異丁烯作為替代標(biāo)準(zhǔn)氣體時(shí)，儀器示值隨著替代氣濃度的增大而增大，線性系數(shù) Ｒ2值均大于 0. 999，關(guān)系式具體為: y =0. 51x，Ｒ2 = 0. 9992(GT-9801TC 型報(bào)警器) ;線性關(guān)系較好。在實(shí)際工作中，通過上述關(guān)系式直接換算出替代標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)應(yīng)濃度下儀器示值的標(biāo)稱值，替代苯氣體來校準(zhǔn)，便于校準(zhǔn)工作中示值誤差的計(jì)算; 而采用甲烷、異丁烷作為替代氣時(shí)，雖然儀器示值隨著濃度的增大而增大，但其線性關(guān)系較差，無法由替代氣的濃度直接計(jì)算出儀器示值的標(biāo)稱值。因此，選擇異丁烯作為苯氣體檢測(cè)報(bào)警器的校準(zhǔn)用替代標(biāo)準(zhǔn)氣體。
 
3 替代標(biāo)準(zhǔn)氣體的流量設(shè)置
不同的流量設(shè)置對(duì)報(bào)警器示值的校準(zhǔn)結(jié)果影響較大，因此，替代標(biāo)準(zhǔn)氣體選定后，流量設(shè)置成了校準(zhǔn)報(bào)警器的一個(gè)重要問題。對(duì)GT-9801TC型固定式苯氣體檢測(cè)報(bào)警器，分別通入 20μmol /mol、40μmol /mol、60μmol /mol、80μmol /mol 和 100μmol /mol 的異丁烯標(biāo)準(zhǔn)氣體后觀察儀器示值。替代標(biāo)準(zhǔn)氣體流量與儀器示值的關(guān)系如圖 2 所示。

從圖 2 中可看到，對(duì)不同濃度替代標(biāo)準(zhǔn)氣體，當(dāng)流量小于 500mL /min 時(shí)，儀器示值隨著流量的增大而急劇增大; 當(dāng)流量增大到 500mL /min 后，儀器示值隨著流量的增大并無明顯變化，趨于平穩(wěn)。因此，在校準(zhǔn)該類苯氣體檢測(cè)報(bào)警器時(shí)，替代標(biāo)準(zhǔn)氣體的流量應(yīng)控制在 500 ～ 800mL /min 范圍內(nèi)最為適宜。
 
 
4 結(jié)論
苯氣體檢測(cè)報(bào)警器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越多，必須對(duì)其進(jìn)行定期的校準(zhǔn)，做到防患于未然。本文通過選用不同濃 度 的 異丁烯、甲 烷、異丁烷三種替 代 標(biāo) 準(zhǔn) 氣 體，分別通入苯氣體檢測(cè)報(bào)警器中，得 出 三 種 氣 體 的 濃 度 /示 值 曲 線 圖，最終選定線性程度好的異丁烯作為替代標(biāo)準(zhǔn)氣體，并對(duì)異丁烯替代標(biāo)準(zhǔn)氣體的通入流量進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高了校準(zhǔn)質(zhì)量和效率。綜上所述，校準(zhǔn)時(shí)選擇異丁烯代替毒性較大的苯作為標(biāo)準(zhǔn)氣體，設(shè)置合適的氣體流量，在提高校準(zhǔn)質(zhì)量的同時(shí)減少了對(duì)校準(zhǔn)人員身體的傷害，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。