In de procesindustrie worden op grote schaal oplosmiddelen toegepast. Het betreft hierbij vaak VOC’s (vluchtige organische componenten), zoals aceton, methanol en benzeen, die een gevaar kunnen vormen voor werknemers in de directe omgeving van het proces. Dit komt enerzijds doordat veel VOC’s brand- en explosiegevaarlijk zijn en vooral doordat het vaak toxische stoffen betreffen die schadelijk zijn voor de gezondheid van mens en dier. Vooral dit laatste kan al optreden bij bijzonder lage concentraties. Dit maakt het belangrijk om de aanwezigheid van VOC’s in de omgeving van het proces nauwkeurig te monitoren en indien nodig passende maatregelen te nemen.
Photo Ionisation Detection
Veel gassen, zoals zuurstof en koolmonoxide, kunnen worden gemeten met elektrochemische sensoren. In deze sensoren vindt een elektrochemische reactie plaats met het bewuste gas, waarbij een elektrische stroom ontstaat, die eenvoudig kan worden gemeten. VOC’s bestaan echter uit honderden verschillende gassen en dampen, waarvoor niet altijd een elektrochemische sensor beschikbaar is. Een betrouwbare en efficiënte methode voor het detecteren van VOC’s is Photo Ionisation Detection, beter bekend als PID. Dit is een breedbandige, niet specifieke sensor die reageert op een grote verscheidenheid aan organische (VOC’s) en enkele anorganische componenten. Afhankelijk van het type PID-sensor kunnen waarden worden gemeten van enkele ppb tot wel 20.000 ppm.
Een PID sensor werkt volgens het volgende principe: Onder invloed van ultraviolet licht wordt een gasmolecuul geïoniseerd, waarbij een positief geladen ion en een negatief geladen elektron worden gevormd. Twee elektroden, een negatief geladen anode en een positief geladen kathode, trekken deze deeltjes aan, waardoor er een kleine stroom gaat lopen. (afb. A). Door deze stroom te meten kan de concentratie VOC’s worden vastgesteld. Een nadeel van conventionele PID-technologie is dat deze gevoelig is voor vervuiling en vocht. Hierdoor kan een geleidend pad ontstaan tussen de elektroden, wat een stroom genereert en de meetwaarde sterk beïnvloed (afb. B). Om dit probleem op te lossen heeft Ion Science de gepatenteerde Fence Electrode Technology ontwikkeld. Hierbij is een afschermende elektrode aangebracht in de sensorbehuizing (afb. C), die werkt als een buffer tussen de positieve en negatieve elektrode en het geleidende pad tussen de elektroden verbreekt. Deze technologie maakt de sensor vrijwel ongevoelig voor vocht.
Een PID-sensor kan in sommige gevallen worden voorzien van een 9,8 eV, 10,0 eV, 10,6 eV of 11,7 eV UV-lamp. De keuze van de lamp bepaald niet alleen het aantal VOC’s dat kan worden gemeten, maar ook de kwaliteit van meten en de levensduur van de lamp.
Responsfactoren
Een PID-sensor wordt vrijwel altijd standaard gekalibreerd op isobutyleen, hetgeen betekent dat bij detectie van dit gas de juiste concentratie wordt weergegeven in het display. Bij detectie van een andere VOC dient een responsfactor (RF) ten opzichte van dit referentiegas te worden toegepast. Responsfactoren maken het mogelijk om de PID-sensor te kalibreren met het ene gas, en de juiste concentratie van een ander gas weer te geven. De meeste gasmonitoren met een PID-sensor bevatten een interne database met responsfactoren voor de meest voorkomende VOC’s. De responsfactor van een minder vaak voorkomende, maar voor het proces relevante VOC, kan worden opgezocht en ingevoerd.
Stationaire detectie
Een stationaire PID-gasmonitor controleert voortdurend de concentratie VOC’s in een vaste ruimte of omgeving. Dit kan zowel op basis van diffusie als met een elektrische monsternamepomp. Met een dergelijke gasmonitor kunnen werknemers in een ruimte tijdig worden gewaarschuwd bij een verhoogde VOC-concentratie of het toestel kan worden toegepast om de VOC-concentratie in een bepaald stadium binnen een proces te monitoren. Er is zelfs een benzeen-specifieke stationaire PID-gasmonitor verkrijgbaar, die de concentratie benzeen al vanaf 0,02 ppm kan meten. Deze hoge gevoeligheid is belangrijk omdat benzeen zeer kankerverwekkend is en een wettelijke grenswaarde van slechts 0,2 ppm kent.
Draagbare PID-monitoren
Een gasmonitor voor persoonlijke veiligheid dient voortdurend op het lichaam te worden gedragen, waardoor het gewicht en formaat zo klein mogelijk moeten zijn. Uiteraard dienen de alarmgrenswaarden en responsfactor van dit toestel te worden ingesteld op de meest toxische VOC die potentieel kan vrijkomen bij het proces. Een gasmonitor kan echter ook worden gebruikt als lekdetector om leidingen, verbindingen en andere objecten te controleren op VOC-lekkage. Voor dit doel is een toestel met hoge gevoeligheid, nauwkeurigheid en tevens een snelle responstijd nodig dat vaak door een interne pomp extra wordt versneld.