O que é um sensor de sulfeto de hidrogênio

Um sensor de sulfureto de hidrogênio (H2S) é um sensor de gás que pode ser construído para várias especificações de concepção diferentes para detectar níveis de sulfureto de hidrogênio criados durante processos industriais e biológicos. Tais sensores são muito importantes em várias indústrias, devido ao fato do sulfureto de hidrogênio ser um gás extremamente tóxico. A inalação de 500 a 1000 partes por milhão (ppm) em volume quase sempre resulta em perda de consciência imediata e morte. Algumas unidades de sensores de hidrogênio sulfureto são componentes de uso único de emergência, enquanto que outros modelos de sensores de H2S são feitas para repetidamente detectar o gás e durar muitos anos.

Muitas indústrias têm uma necessidade para o sensor de sulfeto de hidrogênio, mas entre os mais comuns são as indústrias petroquímicas, onde é a produção de gás natural é um subproduto natural de petróleo, e estações de tratamento de esgotos urbanos. Áreas relacionadas que produzem sulfureto de hidrogênio incluem piscicultura ou aquicultura, o armazenamento de esterco como fertilizante, e regiões onde os gases vulcânicos ou onde existem fontes termais.Refinarias e áreas de fornos de coque, que convertem o carvão em coque por meio de um processo de aquecimento em um ambiente livre de oxigênio são também locais onde um sistema de detecção do sensor de sulfureto de hidrogênio é crítica. Indústrias de papel e celulose, siderúrgicas e fábricas de curtumes também produzem o gás, e, uma vez que é um subproduto natural da decomposição de matéria orgânica por bactérias, é também um perigo potencial em vários tipos de fábricas de processamento de alimentos.

A capacidade de detectar naturalmente perigosos níveis ainda muito baixos de sulfureto de hidrogênio no ar pode ser difícil por várias razões. Uma razão é que ele é um gás incolor e transparente, é mais pesado do que o ar, de modo que tende a assentar em níveis baixos em edifícios onde pode inicialmente ser notado. Enquanto ele tem um odor de ovo podre em baixas concentrações, o odor muda para um odor doce em níveis mais elevados, o que pode confundir os sentidos. Há, portanto, vários métodos diferentes de detecção do gás em amostras biológicas versus concentrações de ar ou de água.

Um projeto típico para um sensor de uso contínuo portátil é baseado num sistema de microeletromecânicos (MEMS) de células de combustível que podem operar entre uma gama de -30 ° a 50 ° Celsius e utiliza o princípio de resistência de energia elétrica. O sensor de MEMs é construído sobre um material do semicondutor do óxido de metal (MOS) das películas microscópicas de óxido do estanho ou películas de ouro de metal que respondem a alterações na resistência elétrica enquanto o gás de sulfureto de hidrogênio os passa. Esses sensores têm tempos de resposta rápidos e podem ser precisos até 25 partes por bilhão (ppb), mas, mais frequentemente do que não, eles são projetados para detectar apenas os níveis mais elevados do gás. Eles são baratos, no entanto, e são normalmente utilizados em condições de clima ásperos, tais como em prospecção e perfuração de óleo e gás.

Um sensor de sulfureto de hidrogênio concebido para detectar o gás em água e lama é também baseado no princípio de potenciometria, ou mudanças na força eletromotriz da água. Os detectores de água podem medir os níveis de gás a menos de 0,3 ppb e são muitas vezes construídos em medidores de pH padrão utilizados na indústria de tratamento de esgoto. Eles exigem calibração frequente para serem exatos, no entanto, normalmente é programado para ser feita uma vez por mês. Um problema frequente do sensor ocorre com unidades necessárias para medir níveis tão finos, que é uma indicação de que a leitura de saída a ser exibida é deslocada a partir do valor real medido. Em um sensor de sulfeto de hidrogênio utilizado em um ambiente líquido, uma gama de desvio de ± 0,5 milivolts (mV) é padrão, mas a derivação muitas vezes pode chegar a até dois mV no espaço de um mês entre as leituras.

Outros tipos de projetos do sensor de sulfeto de hidrogênio são construídos em unidades portáteis transportados por pessoal de serviços de emergência que são capazes de detectar outros gases perigosos, tais como monóxido de carbono. Tipos semelhantes de unidades colocadas em instalações são resistentes à corrosão e a explosivos, que são duas propriedades do gás de sulfureto de hidrogênio. Eles são capazes de funcionar durante o espaço de dois a cinco anos com o consumo de energia muito baixo e sem degradação na capacidade de detecção contínua depois de ter sido exposto ao gás.

O nível de sensibilidade e tempos de resposta de menos de um minuto foi melhorado nos últimos anos no sensor através da incorporação de materiais de engenharia em escala nanométricas. Atualmente os níveis reduzidos de exposição aceitáveis para o gás para uma média de oito horas ponderada de 10 ppm a 1 ppm e um nível de exposição em curto prazo de 15 ppm para baixo a 5 ppm.