气体检测管的原理

1 概况

　　检测管在世界上一些发达的工业国家使用的相当普遍，从品种和数量上规模都很大，并且有许多有影响的专业生产厂。其中西德德尔格公司和奥格尔公司的产品共有180多种,日本kitagawa，gastec气体技术株式会社产品有200多种,美国MSA公司的产品也有210种。我国煤炭行业从50年代开始引进检测管技术，到60年代末期一些大专院校和科研机构部门开始正式生产检测管，随着煤炭科技进步的发展，制定了相关的国家、行业标准。到目前为止,气体检测管已经形成了大规模生产，得到了广泛的使用。现在生产检测管的厂家有30多家，生产品种有近30种，仅在煤矿行业内年销售量就达500万只以上，对煤矿井下环境安全和矿工卫生保护事业起到了重要作用。其它行业如石油化工、天然气、冶金冶炼等使用也逐年扩大。据我们调研,在环境保护组织和劳动安全行业已经制订了检测管使用的相应法律法规措施，气体检测管成为一种*的环境监测的安全工具。

　　2 适用范围、特点及其品种

　　2.1适用范围

　　在煤矿和石油化工行业，大多存在可燃性易爆气体、有毒气体及窒息性气体，使用检测管可以快速准确地检测空气中有毒有害气体。气体检测管广泛用于生产设备动火前和进入密闭设备前的安全分析;用于检查生产设备管道泄漏情况;用于大气、水质等环境监测和工业设备废水污染监测;用于各种地质勘探和矿山开采中地下溢出的气体和污染分析;也可在汽车尾气排放、宾馆、饭店的作业环境卫生监测中使用。

　　2.2特点

　　测量气体的检测管实际是将化学分析方法仪器化，是一种定量、定性、定值的检测方式,具有化学分析和仪器分析的双重优点。

　　(1)操作简便。使用时仅有采样和测试结果显示两步，而这两步又近乎是同时进行的，为专业检验人员提供了极大方便，只要操作人员按照使用说明书操作方法进行测试就可以应用。

　　(2)分析速度快。由于操作方便，使得每一次分析所需时间大为缩短，一般仅需几十秒至几分钟即可得知结果，其分析速度是任何化学分析和仪器方法不能比拟的。

　　(3)测量精度高。在检测管含量标度的确定上模拟了现场分析条件，采用不同标准气标定，克服了化学分析中易带入的方法误差。同时减少了人为误差。该方法准确度误差一般有效量程为15%~25%，PPM(10-6)数量级的测量有优势。

　　(4)适应性好。检测管现有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种，从零点到几个PPM(10-6)到百分之几十，适用范围很大，为分析工作提供了很大方便。

　　(5)使用安全。使用时手动操作，无需要电源、热源，在有易燃易爆气体存在的场所能安全使用。

　　(6)价格低廉、携带方便。该产品虽然是一次性使用，但与其它化学和仪器方法测量的总价格比起来，还是便宜,而且又不需要维护修理，则更显得低廉。检测管体积小，重量轻，便于操作人员在各种环境下使用。

　　(7)识别性强。可以测定各种有害气体，并可实现在一定程度上的选择性识别。

　　2.3检测管的品种

　　按检测方法分,有比长、比色、比容式检测管。比长式检测管。一定体积的样品通过检测管使指示粉产生变色，根据变色长度来确定被测气体的单位体积含量，这类检测管灵敏度、准确度zui高，应用。比色式检测管。通过一定体积的样品，根据指示粉产生的变色强弱度来确定被测气体的单位体积含量。比容式检测管(又称柱状检测管)。通过一定体积的样品，根据指示粉产生的一定颜色或变色长度所需采样体积来确定被测气体单位体积含量，比容式检测管目前国内仅有河南省鹤壁市气体检测管厂一家生产。

　　按测定时间分,检测管有用于测定被测气体物质的瞬时浓度变化，可在几分钟内完成测定的短时间检测管和用于测定时间加权平均浓度，通过环境空气中自然扩散使检验管在几小时内发生变化来完成测定的长时间检测管。

　　3 检测管的使用

　　3.1工作原理

　　各种气体检测管是在一个固定有限长度内径的玻璃管内，装填一定量的检测剂(即指示粉)，用塞料加以固定，再将玻璃管的两端密封加工而成。检测剂是将某些能与待测物质发生化学反应并可以改变颜色的化学试剂吸附在固体载体颗粒表面上的一种物质，化学试剂的选择和它在载体上的化学浓度比决定了检测管的物质成分和量程范围。

　　检测管的心脏是装在玻璃管中的指示粉。检测空气中的有害气体,就是根据通过该管的被测样品与管内指示粉进行反应时，释出有色反应物，形成“着色层“而进行的。指示粉一般由载体和化学试剂组成。把化学试剂涂覆在载体的表面上，让尽可能少的试剂形成zui大可能接触的面积，以便得到具有很大通过表面能力的指示粉。应当选择那些在迅速与待测气体起化学作用时，能生成明显颜色的反应产物薄膜，并使原来的指示粉改变颜色的试剂。

　　(4)检测管的检测是一种线性的比色方法，除严格控制制管技术(包括管径、管长和适合密度等)外，还要求指示粉与待测气体进行反应要快，灵敏度要高，颜色变化要明显，并且反应物不能是挥发性的，重现性要好，长期保存(有效期内)性能不变。

　　3.2检测管的使用

　　使用时将管子两端割断(注意使用需按箭头方向)，让含有被测物质的气体匀速地定量地通过管子，被测物质和检测剂发生化学反应，部分检测剂因化学反应被染色，其染色长度与被测物质浓度成正比，从检测管上已印制好的刻度即可得知被测气体的浓度。检测管温度和进样速度，对其准确度的影响实测数据见表1、表2。

表1温度对检测管准确度的影响

表2 进样速度的检测管准确度的影响

　　温度是主要因素之一，它可能影响载体吸附能力，变色反应速度和气密度三个方面，标准规定各种检测管在15℃～35℃常温中工作，超出范围需要进行修正误差，需要企业自定温度校正表或校正曲线。

　　湿度影响可以忽略不计。进样速度要求非常严格，速度的快与慢对检测管的变色程度和变色长短影响特别大，一般标准规定进样速度误差不允许超过额定速度的±10%。

　　目前，我国检测管的制作和检验技术有很大的发展，但是从外观上看,玻璃管的均匀度和刻度印刷远远比不上进口产品，在消除干扰、提高清晰度、准确度、精密度等方面也有差距。国外检测管生产企业大部分了实现自动化装药、封管、刻度印刷，我国检测管生产上还要下大力气缩小与国外的差距，提高制作水平，为煤矿安全做出