光离子检测仪(PID)原理与应用

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1、光离子检测仪（PID ）原理与应用光离子技术原理光离子检测仪（以下简称PID）能有效地用于多种危害物质 的检测，最大程度保护使用者的安全。市面上检测危害物质的方法有很多种，和其它 方法比较起来，PID原理具有响应速度快、操作简单、维护方便、体积小巧及检测精 度高等优势，经常用于检测挥发性有机化合物（VOCs）。PID检测仪采用光致电离的原理来检测气体，当PID灯照射到待检测气体 时，气体吸收能量被激活产生离子游动，失去电子（e-）的物质变成带正电荷的离子， 这个过程被称之为电离作用，下图可以帮助我们理解光致电离的过程。大多数元素和化合物都可以被离子化，但所需能量有所不同，而这种将化合 物离子化

2、的能量被称之为”电离 能”（IP），它以电子伏特（eV）为计量单位，对于 气体和蒸汽来说，一般IP的范围从7eV - 16eV不等，IP为7eV的物质则非常容易被 电离，IP介于12eV - 16eV的物质则非常难被电离。常见物质的电离能（IP）如下： 物质名称 电离能（IP）苯9.25己烷10.13甲苯8.82苯乙烯8.47甲基乙基9.51 二甲苯8.65磷化氢9.87 PID Lamp PID电离化学物质时会产生一个微弱的电流，该 电流与物质浓度成比例，换算成ppm显示在屏幕上。PID用紫外灯来电离化学物质，紫外灯的尺寸与普通手电筒灯泡近似，发出足 够强度的红外光电离化学物质。10.6eV

3、灯可以电离所有IP低于10eV化学物质。当然， 10.6eV灯也能电离所有9.8eV灯可电离的物质。有少数物质（如甲醇、甲醛等）需要 使用11.7eV灯才能电离，而11.7eV灯由于原理性缺陷导致寿命极短（几个月），因此 很多使用者使用其它方法来测量这类物质。PID能测量哪些物质PID检测有机化合物比如苯、甲苯和二甲苯，也可检测 某些无机物，比如NH3.通常来说，被检测化合物包括C原子，即可被PID检测到，当 然也有特例，比如CH4、CO是不能被PID检测到的。下列常见物质是可以用PID来检测的，包括：苯甲苯氯乙烯正己烷异丁烯航空燃油苯乙烯丙烯醇硫醇 三氯乙烯 全氯乙烯 磷化氢PID不能测量哪

4、些物质 空气（N2, O2） CO2 CO SO2 天然气（甲烷）HCl HF, SF6臭氧响应因数 理论上，用被测目标气体的标准气 来标定PID是最恰当的，然而实际操作过程中，有的现场的危害物质是混合物，或特 定的标准气体很难在市场上购买到，为了解决上述问题，我们引入响应因数的概念。 当一个化合物被光电离探头电离时，产生一个电流。这一响应是特定化合物的固有特性，是由其分子结构决定的。不同的化 学 物质，其响应曲线的斜率各不相同，我们以异丁烯为标准，因为它的电离性能处于大 多数VOC中间，另外，低浓度的异丁烯既不易燃也没毒副作用。所以，响应因数定义 为探头对异丁烯的响应与探头对样气的响应的比

5、率。举例说明如下：操作者正在使 用一台经异丁烯标定过的检测仪，且响应因数默认异丁烯。当使用这台仪表采集硫化 氢气体时，显示读数为100 ppm.由于硫化氢的响应因数是3.46，则硫化氢的实际浓 度为：硫化氢的实际浓度二3.46 x 100 ppm = 346 ppm临界极限值（TLV）和允许 暴露极限值（PEL）PID关于VOC的默认报警值是基于异丁烯而设定，如果使用者检测 其它气体，需要根据被检测气体的TLV/PEL来重新设定报警值，该类接触极限值可以 参考ACGIH, NIOSH, OSHA等相关标准。指示器和分析仪一种常见的误区认为PID是分析仪，在某个泄漏的现场，使 用者期待PID告知

6、哪种具体的有机化合物（物质名称）存在，其实不然。PID是一种 高灵敏度的检测工具，但不能识别现场到底是甲苯泄漏还是煤油泄漏，比如，PID能 告诉你现场是否有危害物质存在，但不能告诉你这些物质组分名称及对应占比。PID 识别蒸气浓度的典型应用过程如下（氯乙烯为例）：1.使用PID默认的异丁烯作为 基准2.检测同时记录仪表上的读数3.通过标牌或MSDS识别具体物质，如果标牌或 MSDS显示被测物质是氯乙烯4.重新设置PID的响应因数为氯乙烯，此后显示屏的读 数就是氯乙烯实际浓度职业健康由于PID可以检测非常低的化合物浓度，是危害评 估中最快速、有效的诊断工具。PID虽然不能用于辨别具体物质名称，但

7、广泛用于危害源识别及已知危害物 质评估。尤其是某些特定场合的化工原料泄漏，可以用PID迅速地判断危害物质是否 存在，并参考特定物质的响应因数，来获取准确的浓度值。密闭空间工业生产过程中会产生很多毒气、蒸气及副产品，进入密闭空间前， 通常用标准四合一检测仪评估进入风 险，但当环境更加复杂时，需要采用PID来评估， 可发现更多的潜在风险，从而更大程度保证使用者的安全。泄漏检测通常，人们很 难通过嗅觉来识别是否有泄漏，因为泄漏过程中的浓度往往比较低。PID经常用来检测低浓度 的泄漏，最低可达1ppm或者更低。由于PID响应迅 速，也可用于泄漏源的查找，作业过程总，使用者需要佩戴适当的PPE装备，根据

8、浓 度变化寻找泄漏源，浓度越高离泄漏源越近。安全区域监控 在有危害物质泄漏的现场，通常用PID来监控及界定安全区域， 达到实时动态监控的目的。比如，某现场发生甲苯泄漏事故，10:50分，附近100米 处界定线处检测甲苯浓度为5ppm, 11:05分，相同位置检测甲苯的浓 度为10ppm,由于 区域内甲苯浓度上升，需要安全工作人员重新界定安全区域的界限，以便将相关人员 疏散至更远、更安全的地点。喷溅轮廓界定发生意外的危害物质喷溅时，救援或处 置过程中经常伴随有大量的水及泡沫产生，液体等物质混合在一起，导致事故鉴定人 员无法判断喷溅的范围或轮廓，这时可以用PID来鉴定危害物质喷溅轮廓或影响范围， 因为PID对水、泡沫等没有反应。残留治理危害物质喷溅或泄漏经常污染水或土壤， 对周围环境产生长期的毒副作用，PID可以用来分析土壤样品中的残留危害物质，快 速判定残留是否符合环境法规。