天鹰5X VOC泵吸式气体检测仪

光离子技术原理

光离子检测仪(以下简称PID)能有效地用于多种危害物质的检测 ,最大程度保护使用者的安全。市面上 检测危害物质的方法有很多种,和其它方法比较起来,PID原理具有响应速度快、操作简单、维护方便、体积小 巧及检测精度高等优势,经常用于检测挥发性有机化合物(VOCs)。

PID检测仪采用光致电离的原理来检测气体,当PID灯照射到待检测气体时,气体吸收能量被激活产生离子 游动,失去电子(e-)的物质变成带正电荷的离子,这个过程被称之为电离作用,下图可以帮助我们理解光致电离 的过程。


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大多数元素和化合物都可以被离子化,但所需能量有所不同,而这种将化合物离子化的能量被称之为"电离 能"(IP),它以电子伏特(eV)为计量单位,对于气体和蒸汽来说,一般IP的范围从7eV - 16eV不等,IP7eV的物质则非常容易被电离,IP介于12eV – 16eV的物质则非常难被电离。常见物质的电离能(IP)如下:

物质名称

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电离能(IP)

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9.25

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己烷

10.13

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甲苯

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8.82

苯乙烯

8.47

甲基乙基(酮)

9.51

二甲苯

8.65

磷化氢

9.87

PID Lamp
PID
电离化学物质时会产生一个微弱的电流,该电流与物质浓度成比例,换算成ppm显示在屏幕上. PID

紫外灯来电离化学物质,紫外灯的尺寸与普通手电筒灯泡近似,发出足够强度的红外光电离化学物质。一个

ALTAIR 5X PID 多气体检测仪技术规格书

10.6eV灯可以电离所有IP低于10eV化学物质。当然,10.6eV灯也能电离所有9.8eV灯可电离的物质。有少数物 质(如甲醇、甲醛等)需要使用11.7eV灯才能电离,而11.7eV灯由于原理性缺陷导致寿命极短(几个月),因此 很多使用者使用其它方法来测量这类物质。

PID 能测量哪些物质

PID检测有机化合物比如苯、甲苯和二甲苯,也可检测某些无机物,比如NH3。通常来说,被检测化合物包 括C原子,即可被PID检测到,当然也有特例,比如CH4CO是不能被PID检测到的。下列常见物质是可以用PID来检测的,包括:

甲苯氯乙烯正己烷异丁烯 航空燃油苯乙烯丙烯醇硫醇

 三氯乙烯 全氯乙烯磷化氢

PID 不能测量哪些物质

空气(N2, O2)CO2
CO
SO2

 天然气(甲烷) HCl
HF,
SF6

臭氧 响应因数

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理论上,用被测目标气体的标准气来标定PID是最恰当的,然而实际操作过程中,有的现场的危害物质是混 合物,或特定的标准气体很难在市场上购买到,为了解决上述问题,我们引入响应因数的概念。当一个化合物 被光电离探头电离时, 产生一个电流。 这一响应是特定化合物的固有特性, 是由其分子结构决定的。不同的化 学物质,其响应曲线的斜率各不相同,我们以异丁烯为标准,因为它的电离性能处于大多数VOC中间,另外, 低浓度的异丁烯既不易燃也没毒副作用。所以,响应因数定义为探头对异丁烯的响应与探头对样气的响应的比 率。举例说明如下:

操作者正在使用一台经异丁烯标定过的检测仪,且响应因数默认异丁烯。当使用这台仪表采集硫化氢气体时, 显示读数为 100 ppm。由于硫化氢的响应因数是 3.46,则硫化氢的实际浓度为:

硫化氢的实际浓度 = 3.46 x 100 ppm = 346 ppm临界极限值(TLV)和允许暴露极限值(PEL)

PID关于VOC的默认报警值是基于异丁烯而设定,如果使用者检测其它气体,需要根据被检测气体的TLV/PEL来重新设定报警值,该类接触极限值可以参考ACGIH, NIOSH, OSHA等相关标准。

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指示器和分析仪

一种常见的误区认为PID是分析仪,在某个泄漏的现场,使用者期待PID告知哪种具体的有机化合物(物质 名称)存在,其实不然。PID是一种高灵敏度的检测工具,但不能识别现场到底是甲苯泄漏还是煤油泄漏,比 如,PID能告诉你现场是否有危害物质存在,但不能告诉你这些物质组分名称及对应占比。PID识别蒸气浓度的 典型应用过程如下(氯乙烯为例):

1. 使用PID默认的异丁烯作为基准
2. 检测同时记录仪表上的读数
3. 通过标牌或MSDS识别具体物质,如果标牌或MSDS显示被测物质是氯乙烯4. 重新设置PID的响应因数为氯乙烯,此后显示屏的读数就是氯乙烯实际浓度

职业健康

由于PID可以检测非常低的化合物浓度,是危害评估中最快速、有效的诊断工具。PID虽然不能用于辨别具 体物质名称,但广泛用于危害源识别及已知危害物质评估。尤其是某些特定场合的化工原料泄漏,可以用PID迅 速地判断危害物质是否存在,并参考特定物质的响应因数,来获取准确的浓度值。

密闭空间

工业生产过程中会产生很多毒气、蒸气及副产品,进入密闭空间前,通常用标准四合一检测仪评估进入风 险,但当环境更加复杂时,需要采用PID来评估,可发现更多的潜在风险,从而更大程度保证使用者的安全。

泄漏检测

通常,人们很难通过嗅觉来识别是否有泄漏,因为泄漏过程中的浓度往往比较低。PID经常用来检测低浓度 的泄漏,最低可达1ppm或者更低。由于PID响应迅速,也可用于泄漏源的查找,作业过程总,使用者需要佩戴 适当的PPE装备,根据浓度变化寻找泄漏源,浓度越高离泄漏源越近。

安全区域监控

在有危害物质泄漏的现场,通常用PID来监控及界定安全区域,达到实时动态监控的目的。比如,某现场发 生甲苯泄漏事故,10:50分,附近100米处界定线处检测甲苯浓度为5ppm, 11:05分,相同位置检测甲苯的浓 度为10ppm,由于区域内甲苯浓度上升,需要安全工作人员重新界定安全区域的界限,以便将相关人员疏散至更 远、更安全的地点。

喷溅轮廓界定

发生意外的危害物质喷溅时,救援或处置过程中经常伴随有大量的水及泡沫产生,液体等物质混合在一 起,导致事故鉴定人员无法判断喷溅的范围或轮廓,这时可以用PID来鉴定危害物质喷溅轮廓或影响范围,因为PID对水、泡沫等没有反应。

残留治理

危害物质喷溅或泄漏经常污染水或土壤,对周围环境产生长期的毒副作用,PID可以用来分析土壤样品中的 残留危害物质,快速判定残留是否符合环境法规。


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