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科普:甲醛、TVOC、VOC与VOCs传感器选型

时间:2019-09-16 18:01来源:炜盛传感微信公众号 作者:炜盛科技 点击:

前段时间,央视《每周质量报告》中播出的关于对网红产品“甲醛检测仪”的风险监测结果引起了广泛关注。而作为生产相关传感器的公司,今天,小编给大家做一篇甲醛与VOC的科普解说。

什么是甲醛?

甲醛,化学式HCHO或CHO,又称蚁醛。无色,对人眼、鼻等有刺激作用。易溶于水和乙醇。有关资料表明:室内空气污染比室外高5~10倍,污染物多达500多种。室内空气污染已成为多种疾病的诱因,而甲醛则是造成室内空气污染的一个主要方面。

甲醛的来源:涉及的物品详细包括:——童装、免烫衬衫;——快餐面、米粉、水泡鱿鱼 、海参、牛百叶、虾仁;——家具、木地板;——汽车。不难看出,衣、食、住、行——我们生活最重要的四件事,甲醛竟然全部染指了,无处不在的甲醛让人忧心忡忡。

甲醛主要危害:

甲醛在室内达到一定浓度时,人就有不适感,大于0.08m³的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等。新装修的房间甲醛含量较高,是众多疾病的主要诱因。

当甲醛浓度在每立方米空气中达到0.06-0.07mg/m3时,儿童就会发生轻微气喘;

当室内空气中甲醛达到0.1mg/m3时,就有异味和不适感;

甲醛达到0.5mg/m3时,可刺激眼睛,引起流泪;

甲醛达到0.6mg/m3,可引起咽喉不适或疼痛。浓度更高时,可引起恶心呕吐,咳嗽胸闷,气喘甚至肺水肿;

甲醛达到30mg/m3时,会立即致人死亡。

 

危害案例

案例一:

2002年,南京栗先生和母亲兴高采烈地搬进了装修一新的60平米新房,没想到,刚搬进去3个月,他和母亲同时觉得身体不舒服,到医院一检查,发现两人都患上了“再生障碍性贫血”。经南京市环境检测中心检测,栗先生的新房里甲醛超标12.6倍,挥发性有机物超标3.3倍。

 

案例二:

2007年6月,刘女士家里要重新改装一下,包括刷漆和涂墙,由于不是大动作,她也就没往外搬,一边装修一边住在里面。装修整整用了一个月时间,她也就呼吸了一个月的有毒气体。装修完不到一年,她就发现自己频繁高烧、身上起了很多疹子,医院确诊为一种血液病,病因是甲醛中毒。病情发展得很快,刘女士最终离开了人世。

 

案例三:

2017年9月,崇明县裕安小学(安通路校区)有7名学生出现身体不适,主要为头晕、身体红疹、呕吐等症状。经初步检测结果为教室内空气质量甲醛、氨、二甲苯、甲苯、笨等5项指标中的2项不达标,分别为甲醛和氨。

 

在家装中主要有5种有害物质对人体危害极大,他们是甲醛、苯、氨气、氡和TVOC,对老人和小孩的伤害更大,而我们平常了解的多为甲醛与VOC。

 

很多人具体分不清什么是TVOC、VOC与VOCs

简单几句话概述一下三者区别:

VOC

挥发性有机物(volatile organic compounds)。种类繁多,但在监测和监管时不可能把所有挥发性有机物囊括进去,所以国内用了一些指标来表征VOC,如VOCs、TVOC、非甲烷总烃和碳氢化合物。

VOCs

VOCs指标的初衷是通过分析VOC的成分,在此基础上分析各种成分加和的结果。

挥发性污染物是沸点260℃以下的有机物在空气中有较高的蒸气压,容易挥发以气态形式存在于环境空气中——《空气和废气监测方法》(第四版)

在 293.15K 条件下蒸气压大于或等于 10Pa,或者特定适用条件下具有相应挥发性的全 部有机化合物(不包括甲烷),简称VOCs。——《天津市工业企业挥发性有机物排放控制标准》(DB12524-2014)

TVOC 

是室内常见VOC加和的指标。指标出现在《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002 )

VOC和VOCs其实是同一类物质,由于挥发性有机化合物一般成分不止一种,因此VOCs更精准。再者,在日常交流过程中,人们习惯性将s省去,就造成了部分朋友搞不清VOC和VOCs。

VOC造成最大的污染源有室外的煤石油天然气等,以及室内的各种家装产品挥发性污染物酯类醛类等。

在家装中主要有5种有害物质对人体危害极大,油漆或涂料中的污染,如苯,氨等,在装修的最初两三个月内,可吹掉80%,污染能很快降低到一个较低的水平,但要达到无害的标准,至少需通风10个月以上。而甲醛类污染,主要源于装修用的各种板材,它隐藏在板材之中,很难挥发,而且刷上的油漆无异于为其涂上了一层保护膜,使甲醛慢慢向外释放,释放期可达3-15年,因此通过通风很难吹掉这些有毒物质,这就是为什么房子封闭一段时间后,再开时气味更浓的原因。

 

通过以上的介绍我们可以知道,VOC对人体和环境的影响都是非常巨大的,环保部门对产生VOC工业废气的企业也是严格监管,更在这两年的两会上陆续提及打赢环境污染攻坚战等各种实际可行的方法举措,这些都再次印证了环境对整个社会发展的重要影响性,由此也衍生出一批专注此类气体检测的传感器。

市场上所用的甲醛传感器主要为半导体式与电化学式气体传感器,VOC传感器主要分为半导体式与PID式传感器(光电离检测器)。

半导体式甲醛传感器:是在一定的温度条件下,被测气体到达半导体敏感材料表面时将与其表面吸附的氧发生化学反应,并导致半导体敏感材料电阻发生变化,其电阻变化率与被测气体浓度呈指数关系,通过测量电阻的变化即可测得气体浓度。它是通过选择性催化、物理等方式在已知环境中可以实现对气体的有限识别。半导体传感器可以做到定性检测,并且成本低寿命长,便于民用家庭便携式产品使用。

电化学式甲醛传感器:是一种利用被测试环境气体在电化学传感器体系内部发生的氧化还原反应,并释放电荷形成电流,产生的电流大小与被测气体的浓度成正比。亦即气体浓度越高输出电流就越大。电化学传感器可以做到定量检测,并且具有优异的重复性和稳定性,因成本及工艺复杂,一般用于商业高端产品上居多。

半导体式VOC传感器:当环境空气中有被检测气体存在时传感器电导率发生变化,该气体的浓度越高,传感器的电导率就越高。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转换为与气体浓度对应的输出信号。对甲苯、苯、甲醛等有机气体具有高灵敏度,响应及恢复时间快,体积小稳定性好等特点。

PID式VOC传感器:由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。

PID可检测大多数的VOC,除了低分子量的碳氢化合物。每一种VOC都有一个光子能量,当有光直射在VOC上时,使其分解成离子,这就是电离电势或者IP。如果大于IP的光子能量与样气相互作用,VOC就被电离(也就是被检测到)。

PID具备优秀的灵敏度,动态范围大,可在较高无机气体浓度背景下测量低ppb的VOC浓度。有较高的灵敏度与高分辨率,体积小,测试稳定性高,抗干扰能力强,主要应用在室外VOC气体污染检测,广泛适用于便携式、固定式气体探测仪,以及各种需要VOC气体检测的场合和设备。

选型注意事项

具体产品使用前需分析选型,最重要五点:

一、选择合适的检测原理;

二、选择合适的量程;

三、尽量直接和厂家购买;

四、选择比较有名的品牌;

五、多咨询厂家多对比。

 

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