Aplicação do sensor de dióxido de nitrogênio em ambiente industrial

Aplicação do sensor de dióxido de nitrogênio em ambiente industrial

Com a ocorrência frequente de incidentes de vazamento de gás industrial, a ideia de garantir a segurança da produção industrial e uma mentalidade voltada para as pessoas também se aprofundou, e as questões de saúde e segurança dos trabalhadores têm despertado gradualmente a atenção das pessoas.

Nos últimos anos, o monitoramento de gases tóxicos no processo produtivo da indústria química tem atraído cada vez mais a atenção das fábricas. O dióxido de nitrogênio (NO₂) é um importante gás industrial. Ele pode ser utilizado no tratamento de água industrial como esterilizante e desinfetante, bem como no branqueamento de celulose e fibras, no refino de farinha, óleo e açúcar, e na remoção de pelos do couro. Ao mesmo tempo, o dióxido de nitrogênio é um gás tóxico, de cor marrom-avermelhada, paramagnético, com odor pungente e facilmente solúvel em água. Baixas concentrações (4 ppm) de dióxido de nitrogênio podem causar irritação nasal e levar à absorção excessiva. A exposição prolongada a um ambiente com concentração de NO₂ entre 40 e 100 mg/m³ pode afetar seriamente a saúde. Portanto, para evitar que o dióxido de nitrogênio prejudique a saúde dos trabalhadores e afete a segurança da produção, o monitoramento em tempo real desse gás na fábrica é essencial.

Os instrumentos utilizados para o monitoramento de NO2 incluem principalmente instrumentos analíticos baseados em métodos ópticos, como o método de Sazman e o método de quimioluminescência. Embora esses instrumentos possam fornecer dados analíticos precisos, são em sua maioria instrumentos analíticos de grande porte, com altos custos operacionais e que exigem manutenção rotineira, não sendo adequados para monitoramento em ambientes internos, como fábricas. Atualmente, o método mais comum é o uso de sensores de gás para monitoramento. O sensor de dióxido de nitrogênio (NO2) apresenta características como tamanho reduzido e baixo custo, permitindo o monitoramento simples e rápido da concentração de NO2 no ambiente. O elemento central do sensor de NO2 é o óxido de índio, gálio e zinco (IGZO). Transistores de película fina semicondutores, utilizados como suporte, possibilitaram a automação e a miniaturização de instrumentos de monitoramento.

O elemento sensor principal do gás NO2 é um transistor de película fina semicondutor de óxido de índio, gálio e zinco (IGZNO). A superfície da película desse material é rica em elétrons, e as moléculas de NO2 são facilmente adsorvidas em sua superfície. Quanto mais moléculas adsorvidas, mais elétrons são consumidos na superfície da película, o que altera seu sinal elétrico de saída e aciona os alarmes de monitoramento de NO2.

Após a conclusão da tarefa de monitoramento, as moléculas de NO2 adsorvidas são liberadas pela luz emitida pela lâmpada LED integrada, e a camada eletrônica de IGZO pode ser restaurada, permitindo que o sensor seja reativado. Experimentos verificaram que o limite de detecção deste novo sensor para NO2 pode ser tão baixo quanto 100 ppb (partes por bilhão).

Além disso, a vantagem do sensor de gás dióxido de nitrogênio é que ele integra os elementos de detecção e os componentes de processamento de sinal exigidos pelo detector de gás em um microssistema, e o sinal de saída varia com a mudança na concentração de NO2, formando um dispositivo sensor independente e completo.

A detecção de NO2 é realizada à temperatura ambiente, e a função de detecção do dispositivo é restaurada por meio da ativação por luz visível, o que possibilita a implantação em larga escala de sensores de gás NO2 em cidades ou em automóveis. Trata-se de um sistema de detecção de gás barato, eficiente e altamente sensível. Acreditamos que a aplicação deste sensor de gás nocivo de baixo custo desempenha um papel positivo no controle da qualidade do ar.

Para garantir a segurança da produção na fábrica, além do uso de equipamentos de sensores para monitoramento adequado, as principais medidas preventivas são o reforço da estanqueidade, da ventilação, a aplicação de normas de segurança rigorosas, o aumento da divulgação e da educação, a disseminação de conhecimentos sobre primeiros socorros e prevenção, e a realização de exames físicos de saúde pré-admissional e periódicos. Se, durante o processo produtivo, a manutenção, a inspeção e o monitoramento dos equipamentos forem realizados regularmente, será possível detectar precocemente os riscos e minimizá-los.

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