检测苯浓度的传感器——PID传感器

hb大仁

苯（Benzene），是一种碳氢有机化合物，是最简单的芳烃，化学式是C6H6，在常温下是甜味、可燃、有致癌毒性的无色透明液体，并带有强烈的芳香气味。它不溶于水， 易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环，苯环去掉一个氢原子以后的结构叫苯基，用Ph表示，因此苯的化学式也可写作PhH。苯是一种石油化工基本原料，其产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。其蒸气挥发在空气中被人体吸收后，会对人体的健康产生非常大的危害，同样其蒸气与空气混合后到达一定比例会发生爆炸等危险，因此，我们在很多涉及到苯的生产企业中，就需要对各种环境下的苯的浓度做相应的检测，使我们工作环境更加安全。
苯对人体的危害：
轻度中毒者可有头痛、头晕、流泪、咽干、咳嗽、恶心呕吐、腹痛、腹泻、步态不稳；皮肤、指甲及粘膜紫组、急性结膜炎、耳鸣、畏光、心悸以及面色苍白等症状。
中度和重度中毒者，除上述症状加重、嗜睡、反应迟钝、神志恍惚等外，还可能迅速昏迷、脉搏细速、血压下降、全身皮肤、粘膜紫绀、呼吸增快、抽搐、肌肉震颤，有的患者还可出现躁动、欣快、谵妄及周围神经损害，甚至呼吸困难、休克。

对于苯的检测方式我们可以用到可以用甲基硅油等有挥发性的有机溶剂或者低分子量的聚合物吸收，然后通过色谱展开分析，也可以采用比色法分析，但这些都是对液态下的苯开展检测，那气态下的苯蒸汽浓度该如何检测呢?
苯检测管
苯检测管是一种气体检测管形式的检测工具，在采用时，我们是根据苯蒸汽与苯气体检测管内的检测试剂时有发生反应变动色调来断定环境中苯的浓度，当环境中的检测气体被手泵抽进苯检测管内后，如环境中有苯蒸汽，则检测管内的检测试剂就会变动色调，检测管就会从灰色变为浅红褐色，然后我们就可以根据检测管内的检测试剂色调变化程度比对检测管上的刻度，得出环境中苯的浓度。
苯检测仪
因为苯是一种有机化合物，苯属于VOC气体，因此，用到VOC气体检测仪对其检测，只能用到能够搭载PID传感器的气体检测仪对其检测，专门检测苯的检测仪，苯检测仪里面安装的是光离子PID传感器。此传感器，会对挥发性有机化合物VOC都有反应。但是如果我们加装一个苯预置过滤器，就可以过滤掉除了苯之外的VOC有机气体，从而选择性地检测苯浓度。因此，要想用到苯检测仪对苯展开检测，可以选取搭载PID传感器PID-AH的苯检测仪，PID-AH传感器可以检测1ppb的VOC气体，可以检测2000多种不同的VOC气体,许多有害物质原料都含有VOC，PID由于其对VOC的高灵敏度，成为有害物质早期危险报警、泄漏监测等不可缺少的实用工具。非常适合环境空气质量监测系统和仪器。
PID传感器已被证明是监测环境中苯的称心解决方案。但是在选择仪器时必须考虑几个因素。
PID运算理论图1是典型PID传感器系统的示意图。UV灯产生高能光子，其通过灯窗口和网状电极进入传感器室。样品气体被泵送到传感器上，其中约1％通过多孔膜进入传感器室的另一侧。图1中“右下”的插图显示了在分子水平上发生的事情。当具有足够能量的光子撞击分子M时，电子（e-）被射出。M +离子传播到阴极，电子传播到阳极，产生与气体浓度成比例的电流。放大电流并显示为ppm（或十亿分之一（ppb））浓度。并非所有分子都能被电离，因此，清洁空气的主要成分，即氮，氧，二氧化碳，氩等，

图1：PID传感器设计
PID灯怎么选择？通常，三个灯具有最大光子能量，以电子伏特（eV）测量，为10.0eV，10.6eV和11.7eV。图2说明灯只能检测出电离能（IE）等于或低于灯的化合物。因此，10.6 eV灯可以测量具有10.5eV的IE的甲基溴和具有较低IE的所有化合物，但是不能检测具有较高IE的甲醇或化合物。
因此，灯的选择取决于应用。当仅存在一种化合物时，可以使用任何具有足够能量的灯，通常是标准的10.6eV灯，其具有较低的成本点并且具有长达几年的长工作寿命。相反，11.7 eV灯的寿命只有几个月。

图2：PID灯能量阈值
*预期灯泡使用寿命和使用
苯的IE值较低，如图2所示，它通常存在于其他化学品的“混合物”中，包括芳烃和脂肪族化合物。使用专有的10.0eV灯意味着只检测芳烃（可能存在的其他气体），如果总芳烃化合物（TACs）高于规定限值，苯预过滤管可用于提供更多准确读取苯。