专利名称：扩散式一氧化碳气体检测管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种极其简易的扩散式气体检测装置。
气体检测管在使用上可以分为短期检测管、长期检测管和扩散检测管三种。
短期检测管(即目前常用的检测管)与采样器一并用于瞬时浓度的测量，测量值表示所测量这段短暂时间内的实际浓度；长期检测管与恒定流量的采样泵联用，可用于8h以内的长时间测量，测量值通过简单的计算即表达这段时间内的平均浓度；扩散检测管可用于8h或24h以内的任何时间段的加权平均浓度的测量。由于扩散检测管为被动的测量系统，依靠气体分子在空气中的扩散作用，所以不需要采样器或采样泵就可以进行测量工作。
背景技术：
扩散式气体检测管是依据气体扩散原理制成的。被测气体通过一支恒定面积的管子运动(即分子扩散过程)时与管中所装的指示粉反应后，可直接读取暴露期间内的任何时间(一般为0.5～24h)的变色长度，然后根据其暴露时间(单位为h)即可直接转变成为时间加权平均浓度。其测量原理可用费克(Fick)扩散第一定律在数学上加以描述。在使用中，假定有效地收集气体扩散在管子中呈现的平均数据，可由费克第一定律得到如下等式M=ALDct······(1)]]>式中M-扩散或污染气体收集量(ng)；D-扩散系数(cm2/s)；A-管子的穿过截面(cm2)；L-扩散距离(cm)；
t-收集的时间(Seconds)；C-环境空气浓度(mg/m3)；因为扩散式检测管在测量中的变色长度(S)与污染物收集的质量有关，因此，M＝K1(S)…… (2)式中K1是一个依赖于扩散检测管的制造条件和其他生产参数的常数。
扩散式检测管在测量过程中，由于暴露时间长短的关系和连续不断地改变扩散距离的缘故，这个扩散距离L可以依检测管的变色长度S来确定。又因被测气体在到达检测管的零点线以前就已经扩散了amm(为根据检测管内径大小设计数)，所以扩散距离在任何时间都是a+变色长度(S)，则L＝S+a…… (3)以等式(2)和(3)中对M和L的等量代入等式(1)得K1(S)＝DCAt/(S+a)…… (4)重新排列得aS+S2＝CtAD/K1…… (5)因为A、D和K1是常数，则aS+S2＝KCt…… (6)依aS+S2对Ct作图，将得出一条直线，其斜率为K。即K＝aS+S2/Ct当K(斜率)通过对制造的扩散式检测管用已知浓度(ppm)的被测气体和暴露时间(h)标定求出后，测量时被测气体浓度通过C＝aS+S2/Kt求出。

发明内容
扩散式一氧化碳气体检测管，美国MSA公司和德国Drger公司用亚硫酸钯钾[K2Pa(SO3)2]法已生产多年，我国自1997年开始进行此种检测管的研制工作，目前已制造出扩散式一氧化碳气体检测管，其测量准确度在±25％以内，符合有关国际标准(＜±25％)的要求。
为适应煤矿安全生产的需要，在前述K2Pd(SO3)2法的基础上，将使用多年，测定煤矿气体中CO的比长式气体检测管用的I2O5法进行了旨在用扩散法测定CO的研制工作，也得到同前法的测量效果，其测量准确度也在±25％以内。因此两种方法制造的扩散式一氧化碳气体检测管，依据暴露时间的长短，测量范围可以由数个ppm(1ppm＝1×10-6)到数佰、数仟或上万ppm。例如，一支扩散式CO气体检测管在测量中，暴露24h，变色长度为2mm时，被测气体中CO的浓度仅为3ppm；变色长度为20mm时，被测气体中CO的浓度为93ppm。但若暴露时间为0.5h，变色长度也为20mm时，被测气体中CO浓度就为4500ppm了。变色长度在0.5h达到30mm时，被测气体中CO浓度就达近万ppm。由于暴露时间与变色长度变化的关系，所以一支扩散式CO气体检测管就可以顶短时间检测管的一、二、三型使用。
扩散式CO气体检测管，在煤矿，可以佩带在采、掘人员的上衣口袋上，直接监测采煤或掘进工作面空气中的CO浓度。在使用中，若发现检测管变色很快，说明空气中CO浓度在急剧上升、加大，此时应严加注意观察，并应考虑使用自救器的问题；也可以固定地放置(不需要人看管)在采空区某个地点，以连续地监测其CO浓度在8h或24h内的变化，从而观察煤炭自然发火的趋势；也可以放置在火区密闭观测孔中，以连续监测火区内的CO浓度的变化，观察火区的燃烧情况。在地面，可以监测环境空气中CO的浓度；也可以监测城市中人工煤气用户在使用中极微量的CO泄漏，以防发生CO慢性中毒；也可以监测居民燃煤炉中释放出的CO浓度，以防煤烟中毒和空气污染。
扩散式CO气体检测管，价格低廉，一支检测管成本只几角线，且使用方便、简单。于测量地点，将检测管从零点一端的指示处整齐地打开后，插入透明的塑料管套中，放置(或悬挂)在欲测地点或佩带上衣口袋中，被测气体自行扩散进入到检测管中，产生颜色的改变。到一定时间，由检测管上的刻线观测浓度(ppm)与时间(h)的乘积或变色长度mm，即可求出CO的浓度。若遇特殊情况随时观测，可确保人身安全。当使用浓度与时间乘积形检测管时，由变色处所示的数字除以暴露时间(h)，即为所测CO浓度(ppm)。例如，变色尾部在200位置，暴露时间为8h，其所测CO浓度为200/8＝25ppm；变色尾部在2600位置，其所测CO浓度为2600/8＝325ppm。当使用变色长度形检测管时，由观测到的变色长度(mm)和暴露时间(h)，于制造厂家给出的浓度计算表(或校正曲线)中查出所测CO浓度。例如，变色尾部在10mm处，暴露时间为8h，查表为90ppm；暴露时间为0.5h，查表为1440ppm。
对扩散式CO气体检测管产生干扰的气体，一般情况下，经前置过滤层即可除去，若遇到特殊情况(如煤炭发生自燃或矿井火灾)干扰气体浓度大时，在测量时于塑料管套中另加过滤层即可。
扩散式CO气体检测管的存放寿命，经实际实验考查，若制造、贮存保管得当，可大于两年。


扩散式CO气体检测管的结构和使用装置如附图所示图1和图2为两种不同刻度的扩散式CO气体检测管。
图中，1熔封端、2打开处标记、3堵塞物、4过滤层、5指示粉、6刻度线、7玻璃管。
图3为使用时装置；图中，1透明塑料管下端堵头、2检测管、3透明塑料管套、4透明塑料管帽、5上端开口。
具体实施方式
本实用新型所涉及的两种扩散式CO气体检测管，是用K2Pd(SO3)2法和I2O5法制作的。由于I2O5法是目前制作检测管常用的方法，作为扩散式检测管只是标定方法不同，所以就不赘述。在此仅就K2Pd(SO3)2法作一较详实叙述。
制作检测管的玻璃管内径为2.6～2.7(或3.3～3.4)mm，经充分洗涤处理后熔封一端。硅胶为层析硅胶，粒度为80～120(或100～140)目，按常规方法进行洗涤、烘干、活化后备用。K2Pd(SO3)2溶液的浓度为0.032M，是由0.032M的PdCl2溶液和0.032M的K2S2O5溶液混合而成。以20克硅胶放入三角烧瓶中，加入10ml K2Pd(SO3)2溶液充分摇动均匀后在105℃的烘箱中烘烤1h取出，放入密闭容器中冷至室温后，再向其中加入3ml蒸馏水，再充分摇匀，装入瓶中。将多个三角瓶中所配好的指示粉混合均匀后，放在保湿的容器中备用。装管前，先将一端熔封的玻璃管中放入一段20mm长的细玻璃管(或硬质塑料管，作支撑堵塞物用)，然后塞入稍有湿润的脱脂棉堵塞后，装入8～10mm除干扰剂，充分振实后，再加45mm长的指示粉和5mm含15％水分的活化硅胶，再用脱脂棉堵塞、熔封。作好的检测管放置数天，用扩散法进行标定，根据所标各点的变色长度，用最小二乘法计算斜率K值，然后制作浓度标尺刻度和确定打开标记，印在检测管的管壁上。使用时，在所示打开标记处打开检测管，插入透明的塑料管套中，即可进行测定。根据变色所处的刻度位置和暴露时间，算出所测的CO浓度。曾用本实用新型测定厨房(燃煤)空气中CO和CO标准气体，如下表表1燃煤厨房空气中CO的测定

表2用检测管测CO标准气体
权利要求1.一种扩散式一氧化碳气体检测管，其特征是，所述检测管是一根两端熔封的玻璃管，一种内装活化层析硅胶吸附的亚硫酸钯钾(分子式K2Pd(SO3)2)溶液制成的指示粉(含水分15％)，两端用脱脂棉堵塞所构成；一种内装活化层析硅胶吸附的五氧化二碘(分子式I2O5)溶液和发烟H2SO4制成的指示粉(干燥不含水分)，两端用氯纶、睛纶或玻璃纤维堵塞所构成。
2.根据权利要求1所述的扩散式一氧化碳气体检测管，其特征是，所述一种K2Pd(SO3)2溶液的浓度为0.03～0.032M；另一种所用I2O5溶液的浓度为0.16～0.18％。
3.根据权利要求1所述的扩散式一氧化碳气体检测管，其特征是，所述指示粉，一种是20克活化层析硅胶吸附10ml 0.03～0.32M的K2Pd(SO3)2溶液；一种是20克活化层析硅胶吸附10ml 0.16～0.18％I2O5溶液。
4.根据权利要求1所述的扩散式一氧化碳气体检测管，其特征是，所述K2Pd(SO3)2溶液系用0.03M～0.032M的PdCl2溶液与0.03M～0.032M的K2S2O5溶液混合后所得的溶液。
5.根据权利要求1所述的扩散式一氧化碳气体检测管，其特征是，所述标定方法是用一定浓度的CO标准气体，流动的通过小型扩散容器进行的。必要时也可以用充装一定浓度的CO标准气体的锡箔袋进行。
6.根据权利要求1所述的扩散式一氧化碳气体检测管，其特征是，经标定、计算出K值(斜率)后，用mm刻度或ppm×h乘积刻度，印在检测管的管壁上。
专利摘要本实用新型为一种极其简易的测定CO气体的检测管。检测管分为两种，一种是用K
文档编号G01N31/22GK2569139SQ0225709
公开日2003年8月27日 申请日期2002年9月24日 优先权日2002年9月24日
发明者杨文正 申请人:杨文正