[发明专利]一种智能型硫化氢电化学气体监测仪

说明书

本发明属于含硫油矿区大气的监测装置。

硫化氢是大气的主要污染物之一，它是一种剧毒、强腐蚀性的气体，0.1～0.15％的硫化氢倾刻间就能致人死亡，土壤中硫化氢的含量超过一定浓度也会使植株受毒致死，同时，硫化氢是一种强腐蚀性的气体，它不仅造成点蚀和均匀腐蚀，而且容易产生硫化物应力腐蚀裂开(SSCC)，它是含硫油气开发中最严重的腐蚀破坏形式之一，往往引起突发的恶性事故，造成巨大的经济损失，因此，对硫化氢进行适时的监测，是保证人们的生命安全，预防各种腐蚀破坏，防止突发性事故发生的重要技术措施。

目前，国际先后出现了不少硫化氢气体检测装置，从探头部分(传感器)的型式来看，概括起来有金属氧化物半导体型、光谱/色谱型和电化学等几种类型，金属氧化物半导体型是靠硫化氢的吸脱附而改变半导体的一些性质而进行测量的，因此在选择性、响应时间和恢复时间等几个方面都不够理想，光谱/色谱型的装置体积大、价格高，使用极为不便，不利于现场/在线监测，各种电化学装置虽然在选择性、精度、响应时间和恢复时间较前两种装置都有了较大的改进，但目前各种传统的电化学检测装置的传感器部分皆采用金作探头的敏感电极，而且，都局限于金作敏感电极材料，各传统检测装置传感器的敏感部分往往由多孔性的陶瓷膜、半透膜和敏感电极金箔三个部分组成，进入传感器的硫化氢气体必须扩散经多孔性陶瓷膜、半透膜以及半透膜和敏感电极之间的薄层电解液到达敏感电极才能产生响应，因而响应时间较长，最快也得90s，同时，传统的检测装置都采用扩散式采样，只能进行单点测量和单点显示，不能进行数据的存贮和传输，因而不能对环境进行动态监测。

本发明的目的在于提供一种响应时间短，响应电流大，并同时能对测量数据进行存贮和传输，从而实现对环境动态监测的智能型硫化氢电化学气体监测仪。

本发明提供了一种智能型硫化氢电化学气体监视仪，由检测系统和信号处理系统两大部分构成，检测系统以传感器为核心，传感器壳体(1)内装置有敏感电极(4)，辅助电极(6)，敏感电极(4)与辅助电极(6)间充满硫酸电解液(7)，电解液(7)中装设参比电极(5)，其特征在于：

敏感电极(4)为Au，Pt，Rb的多孔扩散电极，其微孔径要求在0.02～0.4mm之间；

辅助电极(6)采用与敏感电极材料相应的网状电极，网孔选择为100～400目；参比电极(5)选用标准甘汞电极；

浓度为10～28％的硫酸电解液加有浓度为0.5～1.5％的NaCl，1～3％的甘油，0.1～0.5％的六次甲基四氨为添加剂，在敏感电极(4)和参比电极(5)之间施加一0.3～0.8V的稳定电压。

电解液中还可加入0.1～0.5％浓度的非离子表面活性剂。

本发明改进了传统传感器部分的结构，利用燃料电池的原理，以多孔扩散电极代替多孔性陶瓷膜、半透膜和金箔电极三个部分，并以这种多孔扩散电极作为传感器的敏感电极，大大简化了整个传感器的设计工作，同时缩短了传感器的响应时间和恢复时间，据测定，在响应时间、精度、检测限等几方面，都比传统的检测装置提高了约一个数量级，多孔性扩散电极内的微孔大小一，大孔和小孔彼此交错，大孔的直径约0.1mm，小孔的直径约0.025mm，小孔由于毛细作用而充满电解液，大孔则充满气体，大孔和小孔的接界便形成了催化剂、气体、电解液的三相界面，硫化氢进入传感器后便迅即在这三相界面上发生反应，因而响应时间大大缩短，前后仅为20s左右，孔径最好大小合适，孔径太大，容易造成漏液，孔径太小，溶液可能将微孔完全淹没，气体扩散不进汛。本发明在电解液的配制上加入了一定的添加剂，其作用为

①NaCl：加入适当的Cl^-，使参比电极性能稳定。

②甘油：防止H₂S在溶液中氧化成S，同时能防止电解液冻结。

③六次甲基四氨、非离子型表面活性剂：增强催化剂的催化功能，以经催化剂提供诨个新功能表面。

本发明在使用时，在敏感电极和参比电极之间通过恒电压电路给传感器施加一个合适的稳定电压，当含有硫化氢的气体进入传感器时，硫化氢在敏感电极上被氧化，在敏感电极和辅助电极之间便产生了氧化电流，通过铂导线，把这个电流信号传给信号处理系统，经研究发现，硫化氢的浓度和传感器的响应电流之间满足良好的线性关系，硫化氢浓度敏增加1ppm，传感器的响应电流约增加0.3119μA。

为实现智能化，本发明还增加了信号处理的功能，信号处理系统包括传感器电路和微机处理电路两部分；