انواع تیوب گازسنجی (تیوب دتکتور): اصول کار، کاربرد و نحوه استفاده

تیوب گازسنجی یا تیوب دتکتور ابزاری ساده، سریع و مقرون به صرفه برای اندازه گیری گازها و بخارات سمی در محیط های صنعتی، آزمایشگاهی و فضاهای خطرناک است. بسیاری از گازهای خطرناک بی رنگ هستند، بویی ندارند یا بوی آنها در غلظت های خطرناک دیگر حس نمی شود و حواس انسان قادر به تشخیص آنها نیست. این گازها تهدیدی جدی برای سلامت و جان کارکنان و محیط زیست هستند.

تیوب های گازسنجی در طول چند دهه توسعه یافته اند و امروزه برای اندازه گیری صدها گاز و بخار مختلف تولید می شوند. در این مقاله با اصول کار تیوب های گازسنجی، انواع آنها و نحوه استفاده و کاربردهایشان آشنا می شوید.

تیوب گازسنجی چیست؟

تیوب گازسنجی یک لوله شیشه ای از جنس بوروسیلیکات با قطر داخلی یکنواخت است که با یک یا چند ریجنت شیمیایی جامد پر شده است. دو انتهای لوله مهروموم شده است تا ریجنت از هوا و رطوبت محافظت شود.

اصول کار

1. دو سر تیوب شکسته می شود.

2. تیوب در پمپ نمونه گیری قرار می گیرد.

3. پمپ حجم مشخصی از هوای محیط را از درون تیوب عبور می دهد.

4. گاز مورد نظر با ریجنت درون تیوب واکنش می دهد و تغییر رنگ ایجاد می شود.

5. طول ناحیه تغییر رنگ با غلظت گاز در ارتباط است و غلظت مستقیما از روی درجه بندی چاپ شده روی تیوب خوانده می شود.

در برخی تیوب ها، به جای طول تغییر رنگ، شدت رنگ ایجاد شده با یک رنگ مرجع مقایسه می شود. چون غلظت گازها در محیط های مختلف بسیار متفاوت است، تیوب های هر گاز معمولا در چند محدوده غلظتی با درجه بندی های متفاوت تولید می شوند.

تاریخچه کوتاه

نخستین تیوب های گازسنجی در اوایل قرن بیستم برای تشخیص مونوکسید کربن در معادن و محیط های صنعتی ساخته شدند و در دهه های بعد در اروپا و ژاپن به سرعت توسعه یافتند.

یکی از نقطه عطف های این فناوری در سال ۱۹۴۶ در صنعت کود شیمیایی رخ داد. برای تولید کود سولفات آمونیوم، ابتدا آمونیاک از واکنش هیدروژن و نیتروژن با کمک یک کاتالیزور و در فشار بالا تولید می شد. اما مقدار کمی سولفید هیدروژن به عنوان ناخالصی در هیدروژن، کاتالیزور را مسموم می کرد. صنعت به روشی برای اندازه گیری سولفید هیدروژن نیاز داشت که:

1. سولفید هیدروژن را با دقت مناسب اندازه گیری کند.

2. کوچک و سبک باشد و در محل فرایند قابل حمل باشد.

3. استفاده از آن ساده باشد و به مهارت خاصی نیاز نداشته باشد.

4. نتیجه را سریع و بدون نیاز به محاسبه ارائه دهد.

5. از ریجنت های مایع استفاده نکند.

6. به برق نیاز نداشته باشد تا خطر انفجار در محیط های دارای گاز قابل اشتعال وجود نداشته باشد.

پاسخ این نیازها، تیوب گازسنجی با ریجنت های شیمیایی خشک بود. موفقیت این تیوب ها در کارخانه های آمونیاک، زمینه را برای توسعه تیوب های گازسنجی برای گازهای دیگر فراهم کرد.

انواع تیوب گازسنجی

طراحی تیوب گازسنجی به ماده مورد اندازه گیری، محدوده غلظت و نوع اندازه گیری (لحظه ای یا میانگین در طول زمان) بستگی دارد. انواع اصلی تیوب های گازسنجی عبارت اند از:

تیوب گازسنجی کوتاه مدت

تیوب کوتاه مدت رایج ترین و ساده ترین نوع تیوب گازسنجی است که غلظت لحظه ای گاز را اندازه گیری می کند. اندازه گیری با یک پمپ دستی انجام می شود: با کشیدن دسته پمپ، داخل سیلندر خلأ ایجاد شده و حجم مشخصی از هوا، معمولا ۵۰ یا ۱۰۰ میلی لیتر، از تیوب عبور می کند. برای برخی گازها، چند بار پمپ زدن لازم است. تعداد پمپ ها روی تیوب یا در دستورالعمل آن ذکر شده است.

این تیوب ها توسط هر کاربری، در هر مکان و هر زمان قابل استفاده هستند و برای بررسی سریع پیش از ورود به فضاهای بسته، یافتن محل نشت و کنترل فرایند بسیار مناسب اند.

تیوب گازسنجی بلندمدت

تیوب های بلندمدت با یک پمپ نمونه گیری برقی استفاده می شوند که هوا را با سرعت ثابت و برای مدت مشخصی، معمولا چند ساعت، از تیوب عبور می دهد. نتیجه، غلظت میانگین گاز در این مدت است. این نوع اندازه گیری برای ارزیابی مواجهه شغلی کارکنان در طول یک نوبت کاری استفاده می شود.

تیوب گازسنجی پسیو (انتشاری)

تیوب های پسیو برای اندازه گیری میانگین وزنی زمانی غلظت گاز (TWA) در دوره های طولانی طراحی شده اند و بدون پمپ کار می کنند. گاز از طریق انتشار طبیعی و با سرعتی ثابت و مشخص وارد تیوب می شود و با ریجنت واکنش می دهد. طول تغییر رنگ با حاصل ضرب غلظت در زمان متناسب است و با تقسیم آن بر مدت نمونه گیری، غلظت میانگین به دست می آید.

تیوب پسیو با یک نگهدارنده به یقه لباس کارگر، در ناحیه تنفسی او، متصل می شود. به این ترتیب، میزان مواجهه هر فرد با گاز آلاینده در طول کار اندازه گیری می شود. این روش ساده است و به پمپ، تجهیزات جانبی یا آنالیز آزمایشگاهی نیاز ندارد.

تیوب چندلایه برای غربالگری

در شرایط اضطراری، مانند آتش سوزی، نشت مواد شیمیایی یا ورود به محیطی با گازهای ناشناخته، ابتدا باید فهمید چه نوع گازهایی وجود دارند. تیوب های چندلایه چندین لایه ریجنت مختلف در یک تیوب دارند. هر لایه با گروه خاصی از ترکیبات، مانند ترکیبات اسیدی، بازی، هیدروکربن ها یا ترکیبات گوگردی، تغییر رنگ می دهد. این تیوب ها اطلاعات کیفی و نیمه کمی ارائه می دهند و پس از آنها، با تیوب های اختصاصی، غلظت دقیق هر گاز اندازه گیری می شود.

تیوب همراه با تجزیه گرمایی

برخی ترکیبات، مانند بسیاری از هیدروکربن های هالوژنه، گازهای مبرد و برخی گازهای بیهوشی، مستقیما با ریجنت های تیوب واکنش نمی دهند. در این حالت، نمونه هوا ابتدا از یک تجزیه گر گرمایی کوچک عبور داده می شود که ترکیب را در دمای بالا تجزیه می کند و محصولاتی مانند هیدروژن کلرید یا هیدروژن فلوئورید تولید می شود. این محصولات سپس در تیوب اندازه گیری می شوند.

تیوب های کنترل هوای تنفسی فشرده

هوای فشرده ای که در کپسول های تنفسی آتش نشانان، غواصان، دستگاه های تنفسی کارگران و تجهیزات پزشکی استفاده می شود، باید از نظر کیفیت کنترل شود. این هوا نباید آلاینده هایی مانند مونوکسید کربن، دی اکسید کربن بیش از حد مجاز، بخار روغن و رطوبت داشته باشد. استانداردهایی مانند EN 12021 حدود مجاز این آلاینده ها را در هوای تنفسی تعیین می کنند. برای این کار، تیوب ها به همراه یک تنظیم کننده جریان به خروجی کمپرسور یا خط هوا متصل می شوند. کیفیت هوای فشرده صنعتی نیز بر اساس استاندارد ISO 8573-1 طبقه بندی می شود.

تیوب تزریقی

در برخی کاربردها، نمونه گاز ابتدا با یک سرنگ یا کیسه نمونه گیری جمع آوری و سپس به تیوب تزریق می شود. این روش برای اندازه گیری غلظت های بسیار بالای برخی گازها، مانند دی اکسید کربن یا هیدروکربن ها در خطوط فرایند، یا نمونه هایی که دسترسی مستقیم به آنها دشوار است، استفاده می شود.

نحوه صحیح استفاده از تیوب گازسنجی

1. تیوب مناسب را برای گاز مورد نظر و محدوده غلظت مورد انتظار انتخاب کنید.

2. تاریخ انقضا و شرایط نگهداری تیوب را بررسی کنید.

3. نشتی پمپ را با یک تیوب شکسته نشده آزمایش کنید.

4. دو سر تیوب را با شکننده مخصوص پمپ بشکنید.

5. تیوب را با رعایت جهت فلش روی آن در پمپ قرار دهید.

6. تعداد پمپ مشخص شده را کامل انجام دهید و پس از هر بار، تا پایان جریان هوا صبر کنید.

7. بلافاصله طول تغییر رنگ را در نقطه مرز رنگ بخوانید.

8. دما، رطوبت و فشار محیط را در نظر بگیرید و در صورت نیاز، طبق دستورالعمل اصلاح کنید.

نکات ایمنی: دو سر شکسته تیوب تیز است؛ از دستکش و [عینک ایمنی] استفاده کنید. تیوب های مصرف شده را طبق مقررات دفع کنید. تیوب ها را در دمای توصیه شده و دور از نور مستقیم نگهداری کنید.

مزایا و محدودیت های تیوب گازسنجی

مزایا:

• ساده و سریع: بدون نیاز به آموزش پیچیده

• بدون برق: ایمن در محیط های قابل انفجار

• ارزان: بدون هزینه کالیبراسیون و نگهداری دستگاه

• تنوع بالا: برای صدها گاز و بخار

• انتخاب پذیری برای گاز مورد نظر

• بدون نیاز به کالیبراسیون توسط کاربر

محدودیت ها:

• یک بار مصرف هستند.

• پایش پیوسته و هشدار ارائه نمی دهند.

• دقت آنها از دستگاه های آزمایشگاهی کمتر است؛ انحراف استاندارد نسبی معمولا حدود ۱۰ تا ۲۵ درصد است.

• برخی گازها ممکن است تداخل ایجاد کنند. اطلاعات تداخل ها در دستورالعمل هر تیوب آمده است.

• دما، رطوبت و فشار محیط روی نتایج اثر دارند.

• عمر مفید محدودی دارند.

تیوب گازسنجی یا گازسنج الکترونیکی؟

در بسیاری از صنایع، این دو روش مکمل هستند: گازسنج الکترونیکی برای پایش پیوسته و هشدار و تیوب گازسنجی برای اندازه گیری گازهایی که حسگر الکترونیکی ندارند یا برای تایید نتایج.

کاربردهای تیوب گازسنجی

• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: اندازه گیری سولفید هیدروژن، هیدروکربن ها و مرکاپتان ها

• ورود به فضاهای بسته: بررسی هوای مخازن، چاه ها، تونل ها و شبکه های فاضلاب پیش از ورود کارکنان

• تصفیه خانه ها و شبکه فاضلاب: پایش سولفید هیدروژن که از تجزیه سولفات توسط باکتری ها تولید می شود؛ برای اطلاعات بیشتر صفحه ریجنت سولفات را ببینید.

• شبکه گاز طبیعی: کنترل غلظت مرکاپتان ها که برای ایجاد بو به گاز اضافه می شوند.

• معادن: اندازه گیری مونوکسید کربن و گازهای سمی

• آتش نشانی و حوادث شیمیایی: شناسایی گازهای ناشناخته

• بهداشت حرفه ای: ارزیابی مواجهه شغلی کارکنان

• صنایع غذایی و انبارداری: کنترل دی اکسید کربن و گازهای سم پاشی

• کنترل کیفیت هوای تنفسی در کپسول ها و کمپرسورها

تیوب های گازسنجی پراگر بلورآزما

بلورآزما تولیدکننده ایرانی تیوب های گازسنجی با نام تجاری پراگر است. تیوب های پراگر برای اندازه گیری گازهایی مانند سولفید هیدروژن، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، هیدروکربن ها و مرکاپتان ها عرضه می شوند. برای مشاهده فهرست کامل تیوب ها، محدوده های اندازه گیری و دریافت مشاوره، به صفحه تیوب های گازسنجی پراگر مراجعه کنید یا با واحد پشتیبانی بلورآزما تماس بگیرید. برای آشنایی بیشتر با اصول کار تیوب ها، مقاله تیوب گازسنجی چیست را بخوانید.

سوالات متداول

تیوب گازسنجی چیست؟

لوله ای شیشه ای حاوی ریجنت شیمیایی که با عبور هوای محیط از آن، گاز مورد نظر با ریجنت واکنش داده و تغییر رنگی ایجاد می کند که طول آن غلظت گاز را نشان می دهد.

انواع تیوب گازسنجی کدام اند؟

تیوب های کوتاه مدت، بلندمدت، پسیو، چندلایه غربالگری، همراه با تجزیه گرمایی، کنترل هوای تنفسی و تزریقی.

تفاوت تیوب کوتاه مدت و پسیو چیست؟

تیوب کوتاه مدت با پمپ، غلظت لحظه ای را در چند دقیقه اندازه گیری می کند، اما تیوب پسیو بدون پمپ و با انتشار طبیعی، میانگین غلظت را در طول چند ساعت اندازه گیری می کند.

دقت تیوب گازسنجی چقدر است؟

بسته به نوع تیوب و گاز، انحراف استاندارد نسبی معمولا حدود ۱۰ تا ۲۵ درصد است که برای ارزیابی های ایمنی کافی است.

آیا تیوب گازسنجی قابل استفاده مجدد است؟

خیر، تیوب ها یک بار مصرف هستند، اما پمپ نمونه گیری بارها قابل استفاده است.

جمع بندی

تیوب گازسنجی ابزاری ساده، سریع، ارزان و بدون نیاز به برق برای اندازه گیری گازها و بخارات خطرناک است. گاز با ریجنت درون تیوب واکنش داده و طول تغییر رنگ، غلظت آن را نشان می دهد. انواع اصلی تیوب ها شامل تیوب های کوتاه مدت برای اندازه گیری لحظه ای، تیوب های بلندمدت و پسیو برای اندازه گیری میانگین مواجهه، تیوب های چندلایه برای شناسایی گازهای ناشناخته، تیوب های همراه با تجزیه گرمایی برای ترکیبات هالوژنه، تیوب های کنترل هوای تنفسی و تیوب های تزریقی هستند. انتخاب نوع مناسب به گاز مورد نظر، محدوده غلظت و هدف اندازه گیری بستگی دارد.