تطبيق مستشعر ثاني أكسيد النيتروجين في البيئة الصناعية

تطبيق مستشعر ثاني أكسيد النيتروجين في البيئة الصناعية

مع تكرار حوادث تسرب الغاز الصناعي، تعمقت فكرة ضمان سلامة الإنتاج الصناعي والتفكير الموجه نحو الإنسان، وأصبحت قضايا صحة وسلامة العمال تثير اهتمام الناس تدريجياً.

في السنوات الأخيرة، ازداد اهتمام المصانع بمراقبة الغازات السامة في عمليات الإنتاج بالصناعات الكيميائية. يُعدّ ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) غازًا صناعيًا هامًا، إذ يُستخدم في معالجة المياه الصناعية للتعقيم والتطهير، وفي تبييض اللب والألياف، وتكرير الدقيق والزيوت والسكر، وإزالة الشعر من الجلود. مع ذلك، يُصنّف ثاني أكسيد النيتروجين ضمن الغازات السامة، فهو ذو لون بني محمر، ومغناطيسي، وله رائحة نفاذة، ويذوب بسهولة في الماء. قد يُسبب تركيز منخفض منه (4 جزء في المليون) شللًا في الأنف، وقد يؤدي إلى امتصاص مفرط. كما أن التعرض طويل الأمد لبيئة ذات تركيز من ثاني أكسيد النيتروجين يتراوح بين 40 و100 ملغم/م³ يُمكن أن يُؤثر سلبًا على الصحة. لذا، ولحماية صحة العمال وسلامة الإنتاج من أضرار غاز ثاني أكسيد النيتروجين، تُعدّ المراقبة الآنية لهذا الغاز في المصنع ضرورية.

تشمل الأجهزة المستخدمة في رصد ثاني أكسيد النيتروجين بشكل رئيسي أجهزة تحليلية تعتمد على طرق بصرية مثل طريقة سازمان وطريقة التألق الكيميائي. ورغم أن هذه الأجهزة توفر بيانات تحليلية دقيقة، إلا أنها في الغالب أجهزة تحليلية كبيرة الحجم، ذات تكاليف تشغيل عالية وتتطلب صيانة دورية، ولا تُناسب الرصد الداخلي في أماكن مثل المصانع. أما اليوم، فالطريقة الأكثر شيوعًا هي استخدام مستشعرات الغاز. يتميز مستشعر ثاني أكسيد النيتروجين بصغر حجمه وانخفاض تكلفته، مما يُتيح رصد تركيز ثاني أكسيد النيتروجين في البيئة بسهولة وسرعة. ويُصنع هذا المستشعر من أكسيد الإنديوم والغاليوم والزنك (IGZO). وقد ساهمت الترانزستورات الرقيقة لأشباه الموصلات المدعومة في تحقيق أتمتة وتصغير أجهزة الرصد بنجاح.

العنصر الأساسي في مستشعر غاز ثاني أكسيد النيتروجين هو ترانزستور ذو طبقة رقيقة من أشباه الموصلات مصنوع من أكسيد الإنديوم والغاليوم والزنك. سطح هذه الطبقة غني بالإلكترونات، مما يسهل امتصاص جزيئات ثاني أكسيد النيتروجين عليه. وكلما زاد عدد الجزيئات الممتصة، زاد استهلاك الإلكترونات على سطح الطبقة، مما يُغير إشارة الخرج الكهربائية ويُفعّل أجهزة إنذار مراقبة ثاني أكسيد النيتروجين.

بعد إتمام عملية الرصد، تُحرر جزيئات ثاني أكسيد النيتروجين الممتصة باستخدام الضوء المنبعث من مصباح LED المدمج، ويمكن استعادة الطبقة الإلكترونية IGZO، مما يسمح بإعادة تنشيط المستشعر. وقد أثبتت التجارب أن حد الكشف لهذا المستشعر الجديد لثاني أكسيد النيتروجين يصل إلى 100 جزء في المليار.

بالإضافة إلى ذلك، تتمثل ميزة مستشعر غاز ثاني أكسيد النيتروجين في أنه يدمج عناصر الاستشعار ومكونات معالجة الإشارة المطلوبة بواسطة كاشف الغاز في نظام صغير، وتتغير إشارة الإخراج مع تغير تركيز ثاني أكسيد النيتروجين لتشكيل جهاز استشعار مستقل وكامل.

يتم الكشف عن غاز ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) في درجة حرارة الغرفة، وتُستعاد وظيفة الاستشعار للجهاز بتنشيطه بواسطة الضوء المرئي، مما يُتيح نشر أجهزة استشعار غاز NO2 على نطاق واسع في المدن أو السيارات، حيث يُعد هذا الغاز رخيصًا وفعالًا وحساسًا للغاية. وقد مهّد نظام الكشف هذا الطريق أمام استخدام هذا الجهاز. ونعتقد أن تطبيق هذا المستشعر غير المكلف للغازات الضارة يُسهم إيجابًا في تحسين جودة الهواء.

لضمان سلامة الإنتاج في المصنع، بالإضافة إلى استخدام أجهزة الاستشعار للمراقبة الدقيقة، تشمل التدابير الوقائية الرئيسية تعزيز إحكام الإغلاق والتهوية، وتطبيق لوائح تشغيل آمنة صارمة، وتكثيف التوعية والتثقيف، ونشر المعرفة بالإسعافات الأولية والوقاية، وإجراء فحوصات طبية دورية قبل بدء العمل، ومتابعة الحالة الصحية. وإذا أمكن إجراء صيانة وفحص ومراقبة المعدات بانتظام أثناء عملية الإنتاج، فسيكون من الممكن اكتشاف المخاطر مبكرًا والحد منها إلى أدنى حد.

إذا كنت تبحث عن طريقة فعالة وآمنة للعناية بأنظمة مراقبة البيئة، فإن أجهزة الاستشعار الأصلية هي الخيار الأفضل.

احصل على حلول أجهزة استشعار أنظمة مراقبة البيئة من المصدرين الموثوقين فقط، تفضل بزيارة موقع Rika Sensors لمزيد من التفاصيل.

من المتوقع أن يكون الوعي المتزايد لدى مصنعي المعدات الأصلية بأجهزة الاستشعار، والذي لوحظ في جميع أنحاء العالم، من العوامل الرئيسية التي تدفع الطلب على حلول أجهزة الاستشعار لأنظمة مراقبة البيئة.