Электронная схема угарного газа

Оксид углерода (II)

Оксид углерода (II)

Строение молекулы и физические свойства

Оксид углерода (II) («угарный газ») – это газ без цвета и запаха. Сильный яд. Небольшая концентрация угарного газа в воздухе может вызвать сонливость и головокружение. Большие концентрации угарного газа вызывают удушье.

Строение молекулы оксида углерода (II) – линейное. Между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь, за счет дополнительной донорно-акцепторной связи:

Способы получения

В лаборатории угарный газ можно получить действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты:

НСООН → CO + H₂O

В промышленности угарный газ получают в газогенераторах при пропускании воздуха через раскаленный уголь:

CO₂ + C → 2CO

Еще один важный промышленный способ получения угарного газа — паровая конверсия метана. При взаимодействии перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

Также возможна паровая конверсия угля:

C 0 + H₂ + O → C +2 O + H₂ 0

Угарный газ в промышленности также можно получать неполным окислением метана:

Химические свойства

Оксид углерода (II) – несолеобразующий оксид . За счет углерода со степенью окисления +2 проявляет восстановительные свойства.

1. Угарный газ горит в атмосфере кислорода . Пламя окрашено в синий цвет:

2. Оксид углерода (II) окисляется хлором в присутствии катализатора или под действием света с образованием фосгена. Фосген – ядовитый газ.

3. Угарный газ взаимодействует с водородом при повышенном давлении . Смесь угарного газа и водорода называется синтез-газ. В зависимости от условий из синтез-газа можно получить метанол, метан, или другие углеводороды.

Например , под давлением больше 20 атмосфер, при температуре 350°C и под действием катализатора угарный газ реагирует с водородом с образованием метанола:

4. Под давлением оксид углерода (II) реагирует с щелочами. При этом образуется формиат – соль муравьиной кислоты.

Например , угарный газ реагирует с гидроксидом натрия с образованием формиата натрия:

CO + NaOH → HCOONa

5. Оксид углерода (II) восстанавливает металлы из оксидов .

Например , оксид углерода (II) реагирует с оксидом железа (III) с образованием железа и углекислого газа:

Оксиды меди (II) и никеля (II) также восстанавливаются угарным газом:

СО + CuO → Cu + CO₂

СО + NiO → Ni + CO₂

6. Угарный газ окисляется и другими сильными окислителями до углекислого газа или карбонатов.

Например , пероксидом натрия:

Источник статьи: http://chemege.ru/carbon-monoxide/

Детектор угарного газа: описание устройства, типичные исполнения, применение

Главная страница » Детектор угарного газа: описание устройства, типичные исполнения, применение

Детектор угарного газа — электронное устройство, способное обнаруживать присутствие CO внутри зданий с последующей передачей сигнала на генератор тревоги. Угарный газ характеризуется ядовитым веществом без запаха, обычно появляющийся как продукт горения дровяных и газовых печей, водонагревателей, кухонных плит, прочего оборудования. Неисправность подобного рода систем, плюс отсутствие вентиляции способны приводить к тяжёлым последствиям. Автомобили, портативные генераторы и работающее на газе садовое оборудование также выделяет угарный газ и способны вызвать проблемы при эксплуатации внутри хозяйственных помещений.

Последствия отравления угарным газом

При вдыхании человеком окиси углерода, отмечается подавление способности крови переносить кислород в органы тела. Фактор кислородной недостаточности вызывает разные повреждения в зависимости от уровня воздействия. Низкий уровень воздействия может вызывать гриппоподобные симптомы, включая:

• одышку,
• лёгкие головные боли,
• усталость,
• тошноту.

Более высокий уровень воздействия угарного газа вызывает:

• головокружение,
• частичную или полную потерю сознания,
• сильные головные боли,
• тошноту и рвоту.

Длительное воздействие угарного газа высокого уровня приводит к смерти. По данным международных медицинских организаций, более 2500 человек гибнет, и ещё 100 000 человек получают серьёзные травмы от угарного газа в десятилетний период.

Технологии обнаружения угарного газа

Технологии обнаружения угарного газа первоначально разрабатывались исключительно для промышленного применения. Так, химической промышленностью используется ряд электронных датчиков угарного газа для аналитических применений.

Ранние промышленные датчики угарного газа включали двухкамерное устройство, которым окислялась окись углерода и сравнивалась температура окисления от испытательной камеры до контрольной камеры.

Схема промышленного сенсора CO (O2): 1 – источник инфракрасного излучения; 2 – вход анализируемого вещества; 3 – выход анализируемого вещества; 4 – прерыватель; 5 – измерительная ячейка; 6 – передняя расширительная камера; 7 – задняя расширительная камера; 8 – датчик массового расхода; 9 – детектор; 10 — мотор

Такой тип окисления требует специального катализатора на основе оксида платины, а также источника тепла для сжигания окиси углерода. Подобного рода системы неприемлемы для домашнего использования по причине сложности эксплуатации, существенных финансовых затрат и отсутствия функции чувствительности.

Тем не менее, последние десяток лет детекторы угарного газа бытового применения стали доступны для производства, благодаря усовершенствованным передовым технологиям обнаружения угарного газа.

Другие ключевые факторы также способствовали росту популярности производства бытовых детекторов угарного газа. Одним таких факторов является рост использования других бытовых приборов безопасности, подобных дымовой сигнализации.

Вариант современного прибора бытового назначения – компактное, удобное для установки исполнение, плюс достаточно высокая эффективность определения

Теперь относительно недорогие детекторы угарного газа доступно приобрести в свободной продаже по цене 1800-2500 рублей. Фактически, для большей части городов требуется установка детектора (дымового) угарного газа внутри каждого отдельно взятого отеля, жилого дома, квартиры.

Конструктивное исполнение датчиков угарного газа

Важным конструктивным фактором детектора угарного газа является тип датчика. Детекторы домашнего применения разрабатываются несколькими разновидностями. Самая простая – так называемая «карта обнаружения». Имеются в виду карты из ДВП, напечатанные точкой, которая химически меняет цвет при воздействии угарного газа.

Такой тип детектора не подаёт сигнал тревоги, поэтому требует регулярных проверок для определения, подвергалась ли точка воздействию окиси углерода. Конструкции подобного типа недороги (250-1000 руб.) и характеризуются как системы, не способные обеспечить достаточной защиты и неприменимые для использования в качестве основного детектора.

Другой тип био-миметический гелевый датчик угарного газа представляет уже более сложную технологию, предназначенную для имитации реакции организма на окись углерода путём постоянного поглощения газа. Однако, поскольку работа этого типа датчика основана на поглощении окиси углерода, прибор не способен правильно обнулять значения, что приводит к ложным тревогам.

Упрощённая схематика сенсора, выполненного по принципу био-миметического гелевого прибора: 1 – источник инфракрасного излучения; 2 – гемоглобин подобный гель; 3 – инфракрасный сенсор генератора тревожного сигнала

Кроме того, био-миметический гелевый датчик угарного газа имеет функцию сброса действия вплоть до 48 часов после очередного воздействия.

Соответственно, в течение этого времени дома, оборудованные такими приборами, фактически остаются незащищёнными. Поэтому металлооксидные датчики угарного газа видятся более точными и удачно подходящим типом датчиков для бытового сектора.

Металлооксидные детекторы на дымовые газы

Этот тип детектора построен на твердотельных контурах диоксида олова. Благодаря таким контурам, быстро очищается и постоянно контролируется воздушная масса, проверяемая на присутствие CO.

Детекторы, построенные по металлооксидной технологии, способны отображать концентрацию угарного газа в виде цифровых показаний. При достижении определенного уровня угарного газа, устройство извещения издаёт звуковой сигнал.

Однако, учитывая все функциональные преимущества, следует принять во внимание и недостаток. Металлооксидные детекторы угарного газа ограничены в плане возможностей самодиагностики для определения эффективности или рабочего состояния.

Кроме того, этот тип детекторов показывает высокий уровень чувствительными к газам, отличным от окиси углерода, которые также могут появляться в составе домашней атмосферы. Например, к ложному срабатыванию детектора может привести использование обычного пропеллента (аэрозольного баллона) с лаком для волос.

Упрощённая схематика сенсора металлооксидного типа: 1 – рабочие электроды; 2 – чувствительный к угарному газу материал; 3 – подогреваемая мембрана; 4 – микроэлектромеханическая основа

Точность измерений металлооксидных датчиков с мембраной может измениться практически на 40%, спустя полгода применения. Отсюда более привлекательным выглядит следующий тип детектора угарного газа на основе технологии электрохимического зондирования с мгновенным обнаружением и реагированием.

Детектор угарного газа — технология электрохимического зондирования

Технология электрохимического зондирования рассматривается наиболее эффективным методом обнаружения. Эта технология используется в качестве отраслевого стандарта для профессионального измерительного оборудования.

Упрощённая схематика сенсора электрохимического зондирования: 1 – верхняя пластина; 2 – капиллярно-диффузионный барьер; 3 – сенсор рабочего электрода; 4 – свинцовый анод; 5 – токоприёмники; 6 – контактные ножки; 7 – корпус детектора; 8 — изолятор

Такой датчик CO мгновенно обнаруживает присутствие вещества, благодаря технологическому принципу (IDR — Instant Detection and Response) быстрого реагирования.

К тому же детекторы, построенные по технологии электрохимического зондирования, не реагируют на другие газы кроме угарного газа, плюс обеспечивают точность измерений в пределах +/- 3%.

Детектор угарного газа и фактор источника питания

Не менее важным конструктивным фактором датчиков является тип источника питания. Доступны для применения разные конструкции, как детекторы с питанием от батареи, так и от сети переменного тока.

Детекторы CO с батарейным питанием относительно легко устанавливаются и транспортируются, способны работать при отсутствии централизованной подачи электроэнергии. Установка таких дымовых детекторов видится актуальной для систем аварийного отопления.

Тем не менее, батареи питания требуют замены не реже одного раза в два года. С другой стороны, подключаемые к питанию от сети переменного тока газовые детекторы, не требуют замены аккумуляторных батарей.

Между тем в дополнение к моделям индивидуальным по аккумуляторному и сетевому питанию, доступны в продаже и модели универсального питания. Этот стиль конструкции позволяет получать более эффективный результат детекторов угарного газа, когда сигнал тревоги отправляется вне зависимости от сбоев системы питания.

Исполнение детекторов угарного газа

Детекторы CO традиционно собраны на базе следующих компонентов:

• датчик угарного газа,
• микропроцессор,
• визуальный элемент – дисплей,
• цепь сигнализации,
• печатная плата для электронных компонентов.

Производство на детектор угарного газа включает три основных этапа:

1. Изготовление отдельных электронных компонентов и монтаж на печатной плате.
2. Изготовление корпуса прибора.
3. Сборка компонентов, тестирование производительности.

Детектор угарного газа — контроль качества

Ключевой особенностью контроля качества в процессе производства детекторов угарного газа видится калибровка приборов. Сенсорам более высокого качества придаётся газовый мониторинг, постоянно оценивающий локальную концентрацию CO по сравнению с внутренним стандартом.

Этот процесс калибровки позволяет датчикам различать нормальный фоновый уровень и опасно высокую концентрацию. При нормальных условиях приемлемый фоновый уровень CO может достигать 25-35 миллионных долей (PPM).

Калибровка современных беспроводных детекторов угарного газа выполняется легко при помощи входящих в комплект компонентов и специального программного обеспечения

Вредное воздействие проявляется, если концентрация достигнет диапазона 75-100 миллионных долей. Стандарты, установленные для сенсоров CO, требуют:

1. Подачи сигнала тревоги в течение 90 минут после воздействия CO на уровне 100 PPM;
2. Подачи сигнала тревоги в течение 35 минут при воздействии 200 PPM CO на миллион;
3. Подачи сигнала в течение 15 минут при воздействии 400 PPM CO на миллион.

Приборы ранних выпусков традиционно калибровались вручную. Для этого прибор помещали в среду с предварительно известной концентрацией угарного газа, после чего выполнялись измерения результатов.

Однако такой процесс отличался дороговизной и занимал массу времени, поэтому применялся только к промышленному оборудованию. Развитие технологий и появление бытовых определителей CO требовало более эффективных методов калибровки.

В результате высококачественные современные детекторы оснащаются внутренними функциями калибровки. Такие функции автоматически (или нажатием одной кнопки) включают диагностические тесты с низким уровнем выбросов газов для подтверждения точности и рабочего состояния датчика.

Если схемой детектора угарного газа обнаруживаются какие-либо проблемы, электроника генерирует специальный звуковой сигнал, предупреждающий пользователя о неисправности датчика. Кроме того, каждый современный бытовой детектор CO снабжён тестовой кнопкой, позволяющей оценить цепь аварийной сигнализации вручную.

Перспективы развития технологий детекторов дыма

Будущее детекторов CO рисуется фактом постоянного развития технологий, совершенством электроники, чувствительной по отношению к газам. Выше отмеченная технология IDR является одним из примеров передовых прорывов.

Перспективные модели детекторов угарного газа видятся оснащёнными расширенными функциями. Повышенная управляемость, обеспеченная компьютеризированными интерфейсами, обещает более удобные и функциональные системы.

Источник статьи: http://zetsila.ru/%D0%B4%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80-%D1%83%D0%B3%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B0/