Aplicación del sensor de dióxido de nitrógeno en entornos industriales

Aplicación del sensor de dióxido de nitrógeno en entornos industriales

Con la frecuente ocurrencia de incidentes de fugas de gas industrial, la idea de garantizar la seguridad de la producción industrial y el pensamiento orientado a las personas también se han profundizado, y los problemas de salud y seguridad de los trabajadores han despertado gradualmente la atención de la gente.

En los últimos años, el monitoreo de gases tóxicos en el proceso de producción de la industria química ha atraído cada vez más la atención de las fábricas. El dióxido de nitrógeno (NO₂) es un gas industrial importante. Se puede utilizar en el tratamiento de aguas industriales como esterilizante y desinfectante, así como en el blanqueo de pulpa y fibra, el refinado de harina, aceite y azúcar, y el depilado del cuero. Asimismo, el dióxido de nitrógeno es un gas tóxico, de color marrón rojizo, paramagnético, con olor acre y fácilmente soluble en agua. Una baja concentración (4 ppm) de dióxido de nitrógeno puede causar parálisis nasal y provocar una absorción excesiva. La exposición prolongada a un entorno con una concentración de NO₂ de 40 a 100 mg/m₃ puede afectar gravemente la salud. Por lo tanto, para evitar que el dióxido de nitrógeno perjudique la salud de los trabajadores y la seguridad de la producción, es necesario el monitoreo en tiempo real de este gas en la fábrica.

Los instrumentos utilizados para el monitoreo de NO₂ incluyen principalmente instrumentos analíticos basados ​​en métodos ópticos como el método Sazman y el método de quimioluminiscencia. Si bien estos instrumentos pueden proporcionar datos analíticos precisos, suelen ser instrumentos analíticos a gran escala, con altos costos operativos y mantenimiento rutinario, y no son adecuados para el monitoreo en interiores como fábricas. Actualmente, el método más común es el uso de un sensor de gas para el monitoreo. El sensor de dióxido de nitrógeno se caracteriza por su pequeño tamaño y bajo costo, lo que permite monitorear la concentración de dióxido de nitrógeno en el ambiente de forma sencilla y rápida. El elemento central del dióxido de nitrógeno utiliza óxido de indio, galio y zinc (IGZO). Los transistores de película delgada semiconductores soportados permitieron la automatización y miniaturización de los instrumentos de monitoreo.

El elemento sensor principal del gas NO₂ es un transistor semiconductor de película delgada de óxido de zinc, galio e indio. La superficie de la película de este material es rica en electrones, y las moléculas de NO₂ se adsorben fácilmente en ella. Cuantas más moléculas se adsorben, más electrones se consumen en la superficie de la película, lo que modifica su señal eléctrica y activa las alarmas de monitoreo de NO₂.

Tras completar la monitorización, las moléculas de NO₂ adsorbidas se liberan mediante la luz emitida por la lámpara LED integrada, y la capa electrónica IGZO se restaura para que el sensor pueda volver a activarse. Experimentos han verificado que el límite de detección de este nuevo sensor para NO₂ puede ser de tan solo 100 ppb (partes por billón).

Además, la ventaja del sensor de gas de dióxido de nitrógeno es que integra los elementos de detección y los componentes de procesamiento de señales requeridos por el detector de gas en un microsistema, y ​​la señal de salida cambia con el cambio de concentración de NO2 para formar un dispositivo sensor independiente y completo.

La detección de NO₂ se realiza a temperatura ambiente y la función de detección del dispositivo se restaura mediante la activación de luz visible, lo que permite la implementación a gran escala de sensores de NO₂ en ciudades o automóviles. Este gas es económico, eficiente y altamente sensible. Este sistema de detección sentó las bases. Creemos que la aplicación de este sensor económico de gases nocivos contribuye positivamente al control de la calidad del aire.

Para garantizar la seguridad de la producción en la fábrica, además del uso de sensores para una monitorización adecuada, las principales medidas preventivas son reforzar la hermeticidad y la ventilación, implementar normas estrictas de seguridad operacional, fortalecer la publicidad y la educación, difundir conocimientos de primeros auxilios y prevención, y realizar exámenes físicos prelaborales y periódicos para el control de la salud. Si durante el proceso de producción se realizan regularmente el mantenimiento, la inspección y la monitorización de los equipos, se puede detectar el peligro con antelación y minimizarlo.

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