VOC传感器在涂装喷漆行业的监测应用

挥发性有机化合物(简称VOC)是指在正常压强下沸点低于260℃或室温常饱和蒸气压大于71Pa的有机化合物。有许多类型的VOC,其中有工业溶剂中使用的芳香烃、醇类、酷类和醛类。大多数VOC都有毒,有难闻的气味,甚至致癌,对人体和环境造成极大的伤害。
VOC的来源主要是固定来源和移动来源。移动源主要包括以石油为燃料的车辆、飞机等交通工具的气体排放;固定来源,主要有石油化工工艺过程和储存设备的排放,以及各种有机溶剂,如喷漆——印刷——金属脱脂和脱脂——粘合剂——药品——塑料和橡胶加工等。除了这些大量的污染源外,还有一些小污染源,可以在日常生活中随处可见,如汽车油漆喷涂、地板蜡。

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随着对空气质量的关注,VOC污染防治已逐渐进入公众的视野。在涉及VOC排放的行业中,汽车油漆喷涂占据了很大一部分。汽车涂装工艺涉及有机化、聚合物化学、物理化学、材料科学等许多基础学科,在喷漆涂料中最广泛使用的是芳烃溶剂,二甲苯、高沸点芳烃溶剂是其中有代表性的物质,在使用涂料期间,这些VOC挥发到大气中并对环境造成不同程度的污染。
传统上,VOC废气处理通常使用吸附或吸收来去除、燃烧去除等方法。近年来,生物氧化、等离子体、半导体光催化技术以及传感器技术得到了迅速发展。而VOC治理的前提是要做好监测工作,使污染物排放达到国家标准,净化环境。 VOC传感器以及空气质量传感器通常用于监测VOC,这种传感器技术分为半导体传感器和传感器PID、FID,OFweek Mall对几种常见的VOC传感器检测技术进行一个比较:

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为此,OFweek Mall技术工程师给出的解决方案是使用TGS2602、VOC-AF1进行VOC检测:
日本figaro 空气质量传感器(甲醛传感器)-TGS2602 概述:
敏感素子由集成的加热器以及在氧化铝基板上的金属氧化物半导体构成。如果空气中存在对象检测气体,该气体的浓度越高传感器的电导率也会越高。仅用简单的电路,就可以将电导率的变化转换成与该气体浓度相对应的信号输出。
空气质量传感器TGS2602对低浓度气味的气体具有很高的灵敏度,这样还可以对办公室与家庭环境中的废弃物所产生的氨、硫化氢等气体进行检测。该传感器还对木材精加工与建材产品中的VOC挥发性气体如甲苯有很高的灵敏度。由于实现了小型化,加热器电流仅需56mA,外壳采用标准的TO-5金属封装。
英国Alphasense P型半导体VOC传感器-VOC-MF1, VOC-PF1, VOC-AF1 
VOC传感器VOC-MF1,VOC-PF1,VOC-AF1为宽带总挥发性有机物(Total VOC)探测器。当考虑到PID的成本问题时,可用本VOC气体传感器来检测10~50ppb的VOC,具体取决于VOC种类,例如甲醛,甲苯等VOC气体。
与常见的n型传感器不同,本金属氧化物传感器的动态范围大、响应可重复、受湿度影响小,并且遇大多数VOC电阻会上升。通过简单的电气线路可将电阻的改变转换成输出电压。尽管传感器可在恒温/恒压模式下运行,但传感器在400℃(感应温度)~525℃(重置温度)之间循环时响应最佳。详见应用笔记。

TGS2602.jpg


VOC-AF1参数:
范围    能保证产品性能的异丁烯测量限(ppm)    1~100
传感器电阻(R0)    kΩ (50% rh, 23 (± 2)℃)    210 ±30
传感器电阻(Rg)    kΩ;异丁烯@空气中10ppm    550 ±50
传感器电阻比(R9/R0*100%)    %;异丁烯@空气中10ppm    260 ±30
气体响应关系 (Rg/Ro - 1 = Σki x Concn)    0.5 +/- 10% (k for异丁烯)
其中Ki=气体常数i;n=1或0.5    0.5 (n for异丁烯)
加热电阻(RH @ RT)    Ω (23±1℃)    10 ±1.5
加热电阻(RH @传感温度)    Ω (400±10℃)    22 ±3
加热电阻(RH @ 重置温度)    Ω (525±10℃)    26 ±3
5:1循环时典型加热功耗(mW)    VH = 2.7 ±0.2V (400℃)    340 ±30
    3.7 ±0.3V (525℃)    530 ±50
工作温度范围    ℃    -20~120

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