PID氣體傳感器在VOC檢測中的應(yīng)用

在石油、石化、化工、制藥等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域， 大量存在著揮發(fā)性有機(jī)化合物（ Volatile Organic Compounds ， 簡稱VOC）。按照美國環(huán)保局（EPA）的定義：全部帶碳的化合物都稱為有機(jī)化合物，而揮發(fā)性有機(jī)化合物是指沸點(diǎn)在50～260℃、室溫下飽和蒸汽壓超過133.32Pa 的易揮發(fā)性化合物，其主要成分為烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類等。
在工業(yè)領(lǐng)域很多危險隱患的根源是有害物質(zhì)超標(biāo)，而這些危險有害物質(zhì)絕大部分都是VOC，在易燃易爆物料生產(chǎn)運(yùn)輸管理、化工物料泄漏、熱交換流體、工業(yè)衛(wèi)生、室內(nèi)空氣質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)、密閉空間迚入、應(yīng)急事故檢測中，對VOC 的檢測具有非常重要的作用。
VOC 成分組成非常復(fù)雜，在工業(yè)現(xiàn)場往往也是各種不同氣體混合存在，無法像常規(guī)的電化學(xué)傳感器那樣針對每種揮發(fā)性有機(jī)氣體進(jìn)行檢測，因此需要能對于揮發(fā)性有機(jī)化合物總量進(jìn)行精確測定的儀器。

VOC的簡介和危害

VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Comounds）的英文縮寫。通常指在常溫下容易會發(fā)的有機(jī)化物。較常見的有苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、TVOC（6-16個碳的烷烴）、 酮類等。這些化合物具有易揮發(fā)和親油等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鞋類、玩具、油漆和油墨、粘合劑、化妝品、室內(nèi)和汽車裝飾材料等工業(yè)領(lǐng)域。VOC對人體健康有巨大影響，會傷害人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，造成記憶力減退等嚴(yán)重后果，甚至可能致癌。

什么是PID?
光離子化報警器可以檢測10ppb(parts billion)到10000ppm(parts per million)的VOC和其他有毒氣體。PID是一個高度靈敏、適用范圍廣泛的檢測器，PID可以看成一個“低濃度LEL檢測器”。如果將有毒氣體和蒸氣看成是一條大江的話，即使你游入大江，LEL檢測器可能還沒有反應(yīng)，而PID則在你剛剛濕腳的時候就已經(jīng)告訴了你。

PID傳感器的優(yōu)點(diǎn)
1） 精度高
高精度的光離子傳感器可以檢測到ppb級別（十億分之一）的有機(jī)氣體，一般的光離子化氣體傳感器可以檢測到ppm級(百萬分之一)的有機(jī)氣體，精度超過紅外傳感器等大多數(shù)常用傳感器；
2） 對檢測氣體無破壞性
光離子傳感器在將氣體吸入后將其電離，而氣體分子形成的離子在放電后又形成了原先的氣體分子，對原氣體分子無破壞性。
3）響應(yīng)速度快、壽命長
除了在氣體檢測系統(tǒng)在開機(jī)后預(yù)熱的一段時間，在正常工作狀態(tài)下，光離子氣體傳感器幾乎可以實(shí)時做出反應(yīng)，可以連續(xù)測試。在這檢測危險氣體時，對保障檢測人員健康有重要意義。
一般一支紫外燈的壽命在數(shù)千小時，光離子傳感器在此期間均可正常工作，有很長的使用壽命。
4） 應(yīng)用范圍廣
光離子傳感器對大多數(shù)有機(jī)和部分無機(jī)氣體均可檢測，可以廣泛應(yīng)用于化工、運(yùn)輸、軍事、航天等領(lǐng)域。由于光離子化氣體傳感器對于檢測物的濃度變化特別敏感，在初始個人防護(hù)確認(rèn)、泄露區(qū)域確認(rèn)、清除污染等方面有重要作用。

PID檢測儀的工作原理
PID 使用了一個紫外燈（UV）光源將有機(jī)物分子電離成可被檢測器檢測到的正負(fù)離子（離子化）。檢測器捕捉到離子化了的氣體的正負(fù)電荷幵將其轉(zhuǎn)化為電流信號實(shí)現(xiàn)氣體濃度的測量。當(dāng)待測氣體吸收高能量的紫外光時，氣體分子受紫外光的激發(fā)暫時失去電子成為帶正電荷的離子。氣體離子在檢測器的電極上被檢測后，很快會電子結(jié)合重新組成原來的氣體和蒸汽分子。PID 是一種非破壞性檢測器，它不會改變待測氣體分子，經(jīng)過PID 檢測的氣體仍可被收集做進(jìn)一步的測定。

紫外燈的選擇
光離子化傳感器上可以使用的紫外燈（UV）有9.8eV、10.6eV、11.7eV3種。其中11.7eV的UV燈由于所發(fā)出的光的電離能（IP）最高，故PID檢測范圍最寬。但是所有11.7eV的紫外燈都是用氟化鋰材料作為高能紫外線輸出窗口。氟化鋰晶體材料在燈管玻璃上的封裝是相當(dāng)困難的。當(dāng)它不使用時在空氣中氟化鋰晶體材料會吸收水分，導(dǎo)致窗口漲大，削弱了通過它的紫外線的強(qiáng)度。氟化鋰晶體材料也會因?yàn)閁V的照射而逐漸老化，導(dǎo)致整個儀器損壞。這些因素共同作用導(dǎo)致了11.7eV燈壽命的縮短。一個10.6eV、的紫外燈可持續(xù)使用12-24個月，而一個11.7eV的燈只能持續(xù)使用2-6個月。同時11.7eV的紫外燈的造價進(jìn)進(jìn)高于9.8eV和10.6eV，進(jìn)一步降低了其實(shí)用性。 11.7eV的紫外燈一般只有當(dāng)化合物（二氯甲烷，四氯化碳）的電離電位超過10.6eV時才使用。同時，9.8和10.6eV具有很多11.7eV的紫外燈不具有的特點(diǎn)： 9.8和10.6eV的PID有更強(qiáng)的針對特性：低電離能意味著能檢測到較少的化學(xué)物質(zhì)。
9.8和10.6eV的PID持續(xù)使用不少于一年：它的使用壽命和一氧化碳傳感器相當(dāng)。
9.8和10.6eV的PID更加靈敏，11.7eV的燈靈敏度較低，主要是出于它的窗口材料氟化鋰晶體對11.7eV的紫外光有阻礙作用。出射光能量的降低使得被測物質(zhì)難以充分電離，因此，要求11.7eV的PID高精度地檢測出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是很難實(shí)現(xiàn)的。
基于上述原因，北京中恒安生產(chǎn)的HYS1000便攜式VOC監(jiān)測儀選擇10.6eV的紫外燈作為PID光源，使用壽命更長，檢測氣體種類更多，氣體庫內(nèi)置高達(dá)221種氣體以備檢測，氣體庫外的氣體也可通過現(xiàn)場輸入CF值進(jìn)行檢測。