氣體檢測管的原理

1 概況

　　檢測管在世界上一些發達的工業國家使用的相當普遍，從品種和數量上規模都很大，并且有許多有影響的專業生產廠。其中西德德爾格公司和奧格爾公司的產品共有180多種,日本kitagawa，gastec氣體技術株式會社產品有200多種,美國MSA公司的產品也有210種。我國煤炭行業從50年代開始引進檢測管技術，到60年代末期一些大專院校和科研機構部門開始正式生產檢測管，隨著煤炭科技進步的發展，制定了相關的國家、行業標準。到目前為止,氣體檢測管已經形成了大規模生產，得到了廣泛的使用。現在生產檢測管的廠家有30多家，生產品種有近30種，僅在煤礦行業內年銷售量就達500萬只以上，對煤礦井下環境安全和礦工衛生保護事業起到了重要作用。其它行業如石油化工、天然氣、冶金冶煉等使用也逐年擴大。據我們調研,在環境保護組織和勞動安全行業已經制訂了檢測管使用的相應法律法規措施，氣體檢測管成為一種*的環境監測的安全工具。

　　2 適用范圍、特點及其品種

　　2.1適用范圍

　　在煤礦和石油化工行業，大多存在可燃性易爆氣體、有毒氣體及窒息性氣體，使用檢測管可以快速準確地檢測空氣中有毒有害氣體。氣體檢測管廣泛用于生產設備動火前和進入密閉設備前的安全分析;用于檢查生產設備管道泄漏情況;用于大氣、水質等環境監測和工業設備廢水污染監測;用于各種地質勘探和礦山開采中地下溢出的氣體和污染分析;也可在汽車尾氣排放、賓館、飯店的作業環境衛生監測中使用。

　　2.2特點

　　測量氣體的檢測管實際是將化學分析方法儀器化，是一種定量、定性、定值的檢測方式,具有化學分析和儀器分析的雙重優點。

　　(1)操作簡便。使用時僅有采樣和測試結果顯示兩步，而這兩步又近乎是同時進行的，為專業檢驗人員提供了極大方便，只要操作人員按照使用說明書操作方法進行測試就可以應用。

　　(2)分析速度快。由于操作方便，使得每一次分析所需時間大為縮短，一般僅需幾十秒至幾分鐘即可得知結果，其分析速度是任何化學分析和儀器方法不能比擬的。

　　(3)測量精度高。在檢測管含量標度的確定上模擬了現場分析條件，采用不同標準氣標定，克服了化學分析中易帶入的方法誤差。同時減少了人為誤差。該方法準確度誤差一般有效量程為15%~25%，PPM(10-6)數量級的測量有優勢。

　　(4)適應性好。檢測管現有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種，從零點到幾個PPM(10-6)到百分之幾十，適用范圍很大，為分析工作提供了很大方便。

　　(5)使用安全。使用時手動操作，無需要電源、熱源，在有易燃易爆氣體存在的場所能安全使用。

　　(6)價格低廉、攜帶方便。該產品雖然是一次性使用，但與其它化學和儀器方法測量的總價格比起來，還是便宜,而且又不需要維護修理，則更顯得低廉。檢測管體積小，重量輕，便于操作人員在各種環境下使用。

　　(7)識別性強。可以測定各種有害氣體，并可實現在一定程度上的選擇性識別。

　　2.3檢測管的品種

　　按檢測方法分,有比長、比色、比容式檢測管。比長式檢測管。一定體積的樣品通過檢測管使指示粉產生變色，根據變色長度來確定被測氣體的單位體積含量，這類檢測管靈敏度、準確度zui高，應用。比色式檢測管。通過一定體積的樣品，根據指示粉產生的變色強弱度來確定被測氣體的單位體積含量。比容式檢測管(又稱柱狀檢測管)。通過一定體積的樣品，根據指示粉產生的一定顏色或變色長度所需采樣體積來確定被測氣體單位體積含量，比容式檢測管目前國內僅有河南省鶴壁市氣體檢測管廠一家生產。

　　按測定時間分,檢測管有用于測定被測氣體物質的瞬時濃度變化，可在幾分鐘內完成測定的短時間檢測管和用于測定時間加權平均濃度，通過環境空氣中自然擴散使檢驗管在幾小時內發生變化來完成測定的長時間檢測管。

　　3 檢測管的使用

　　3.1工作原理

　　各種氣體檢測管是在一個固定有限長度內徑的玻璃管內，裝填一定量的檢測劑(即指示粉)，用塞料加以固定，再將玻璃管的兩端密封加工而成。檢測劑是將某些能與待測物質發生化學反應并可以改變顏色的化學試劑吸附在固體載體顆粒表面上的一種物質，化學試劑的選擇和它在載體上的化學濃度比決定了檢測管的物質成分和量程范圍。

　　檢測管的心臟是裝在玻璃管中的指示粉。檢測空氣中的有害氣體,就是根據通過該管的被測樣品與管內指示粉進行反應時，釋出有色反應物，形成“著色層“而進行的。指示粉一般由載體和化學試劑組成。把化學試劑涂覆在載體的表面上，讓盡可能少的試劑形成zui大可能接觸的面積，以便得到具有很大通過表面能力的指示粉。應當選擇那些在迅速與待測氣體起化學作用時，能生成明顯顏色的反應產物薄膜，并使原來的指示粉改變顏色的試劑。

　　(4)檢測管的檢測是一種線性的比色方法，除嚴格控制制管技術(包括管徑、管長和適合密度等)外，還要求指示粉與待測氣體進行反應要快，靈敏度要高，顏色變化要明顯，并且反應物不能是揮發性的，重現性要好，長期保存(有效期內)性能不變。

　　3.2檢測管的使用

　　使用時將管子兩端割斷(注意使用需按箭頭方向)，讓含有被測物質的氣體勻速地定量地通過管子，被測物質和檢測劑發生化學反應，部分檢測劑因化學反應被染色，其染色長度與被測物質濃度成正比，從檢測管上已印制好的刻度即可得知被測氣體的濃度。檢測管溫度和進樣速度，對其準確度的影響實測數據見表1、表2。

表1溫度對檢測管準確度的影響

表2 進樣速度的檢測管準確度的影響

　　溫度是主要因素之一，它可能影響載體吸附能力，變色反應速度和氣密度三個方面，標準規定各種檢測管在15℃～35℃常溫中工作，超出范圍需要進行修正誤差，需要企業自定溫度校正表或校正曲線。

　　濕度影響可以忽略不計。進樣速度要求非常嚴格，速度的快與慢對檢測管的變色程度和變色長短影響特別大，一般標準規定進樣速度誤差不允許超過額定速度的±10%。

　　目前，我國檢測管的制作和檢驗技術有很大的發展，但是從外觀上看,玻璃管的均勻度和刻度印刷遠遠比不上進口產品，在消除干擾、提高清晰度、準確度、精密度等方面也有差距。國外檢測管生產企業大部分了實現自動化裝藥、封管、刻度印刷，我國檢測管生產上還要下大力氣縮小與國外的差距，提高制作水平，為煤礦安全做出