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空气质量VOC形成原因|原理分析 深圳君成VOC传感变送器

日期:2018-8-1 15:56:46 浏览次数:


一、空气质量VOC简介:

VOC是挥发性有机化合物(Volatile Organic Comounds)的英文缩写。通常指在常温下容易挥发的有机化物。较常见的有苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、TVOC(6-16个碳的烷烃)、 酮类等。这些化合物具有易挥发和亲油等特点,被广泛应用于鞋类、玩具、油漆和油墨、粘合剂、化妆品、室内和汽车装饰材料等工业领域。VOC对人体健康有巨 大影响,会伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果,甚至可能致癌。

 

二、空气质量VOC分类:

目前最常见的是WHO(世界卫生组织)规定的分类方法,它根据沸点对VOC进行了分类(见表1)。

 

三、空气质量VOC的来源:

VOC室外主要来自燃料燃烧和交通运输;室内主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等得烟雾,建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。

1、烟草行业:油墨、有机溶剂;

2、纺织品行业:鞋类制品所用的胶水等;

3、玩具行业:涂改液、香味玩具等;

4、家具装饰材料:涂料、油漆、胶黏剂等;

5、汽车配件材料:胶水、油漆等;

6、电子电气行业:在较高温度下使用时会挥发出VOC、电子五金的清洁溶剂等;

7、其他:洗涤剂、清洁剂、衣物柔顺剂、化妆品、办公用品、壁纸及其他装饰品。

 

四、空气中VOC的检测原理:

空气中VOC的检测原理分为、气相色谱法(也可以成为火焰离子检测法)和PID光离子法,、电化学原理和半导体原理。

1、气相色谱法:是利用试样中各组份在气相间的分配系数不同,当汽化后的试样被载气(一般为氮气)带入色谱柱中运行时,组份就在其中的两相间进行反复多次分配,由于固定相对各组份的吸附能力不同,  因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定的柱长后,便彼此分离,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流讯号经放大后,在记录器上描绘出各组份的色谱峰,其中关键的配件是火焰离子检测器,火焰离子检测的原理是当分离后的有机化合物依次进入火焰离子检测器-空气火焰中,当化合物燃烧时,产生的离子数量增加,极化电压把这些离子吸引到火焰附近的收集极上,产生的电流与燃烧的样品成正比,用一个电流计检测电流并转换成数字信号。

2、PID检测仪的工作原理

PID 使用了一个紫外灯(UV)光源将有机物分子电离成可被检测器检测到的正负离子(离子化)。检测器捕捉到离子化了的气体的正负电荷幵将其转化为电流信号实现气体浓度的测量。当待测气体吸收高能量的紫外光时,气体分子受紫外光的激发暂时失去电子成为带正电荷的离子。气体离子在检测器的电极上被检测后,很快会电子结合重新组成原来的气体和蒸汽分子。PID 是一种非破坏性检测器,它不会改变待测气体分子,经过PID 检测的气体仍可被收集做进一步的测定

3、电化学原理

它们被一层电解质薄膜分离开来,它们 被一个塑料壳密封起来,只留有一个小孔允许气体进入感应电极,传感器内的电极通过引脚被连接到所应 用的设备上。引脚还可以与外部的电阻电路相连,这样当有电流通过是就可以测出电势差(图 1)。扩散 进入传感器的气体在感应电极表面发生氧化或还原反应,在另一电极发生与之相对的逆反应,在外部电路 上形成电流。由于气体进入传感器的速度由栅孔控制,所以产生的电流与传感器外气体浓度成比例,就可 以直接测量当前毒气含量了

4、半导体原理

半导体式气体传感器是根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或 伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理) 等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。具有结构简单、检测灵敏度高、反应速度快等诸多实用性优点,但其主要不足是测量线性 范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响。

 

五、检测原理分析:

一般只有实验室才采用气相色谱法检测VOC,PID光离子检测法由于使用简单,测试分辨精度高广泛应用于环保检测、工业现场检测、等。电化学原理及金属氧化物原理由于传感器器成本相对较低被广泛应用于民用及工业现场报警。

PID、电化学原理、金属氧化物原理、等传感器生产成检测设备过程中最重要的一个环节是标定环节,由于VOC是一种广谱的气体表达方式,所包含的气体种类包含上百种之多。实际应用过程中会根据客户现场的情况,分析污染源的产生气体种类及主要成分,实验室根据实际情况用不同的标准气体进行标定和分析。

通常行业内用PID光离子原理的传感器来检测VOC,会采用异丁烯为标准气体来标定该设备,异丁烯的分子式为C4H8。民用半导体原理及电化学原理可以参照该标准作为传感器标定生产的基准。

金属氧化物原理由于使用寿命长、价格相对较低被广泛用于室内VOC检测,该传感器相对其他原理检测精度会更低、抗其他气体干扰浓度会更差些,我们可以把它想象成比较灵敏的鼻子,用于室内定性报警检测VOC浓度。由于这款传感器会受到很多气体的干扰,比如香烟中的CO H2等,一般实验室会通过用香烟来制造实验环境来标定该传感器。当然也有用酒精来标定的,这需要根据半导体元件对介质的敏感度,和实际应用来决定。

国家VOC的检测8小时限值标准为0.6mg/m3,国标中主要针对的是甲苯、二甲苯等物质,通常会以异丁烯为分子量,换算成标准为0.24PM左右。

 

六、深圳市君成智能技术有限公司自主研发生产销售空气质量VOC传感变送器J33-VOC:

J33-VOC室内VOC传感变送器是由深圳市君成智能技术有限公司针对日前室内环境空气质量研发生产的一款设备,主要用于测量室内空气中VOC气体的含量,提供有效的VOC浓度数据,以提醒用户采取安全措施,并驱动新风系统联动等功能,给用户一个舒适的居家环境。产品采用原装进口的金属氧化物传感器及运算芯片,具备高精度、高分辨率、稳定性好等特点。广泛应用于楼宇暖通、建筑节能、智能家居、地下车库、机场车站等场所。

空气质量VOC检测仪变送器主要特点:

1、通信稳定可靠,宽范围电源供电24VAC/DC;

2、完善的防接反,过压,过流,线间保护能力;

3、精心电路软硬件设计,故障率低,稳定时间短;

4、原装进口传感器及专业级的信号处理芯片,保证传感器数据精度;

5、结构考虑空气动力原理,实现自动实时采样,可以长期使用;

6、可测量环境参数覆盖范围广,能满足各种检测环境需求;

7、输出4-20mA、0-10V、RS485等信号任意选择,方便使用。

更多关于空气质量VOC传感变送器的认识,欢迎来电咨询:13266660298!

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