Cảm biến nồng độ khí CO là một thiết bị thường được sử dụng kết hợp với các hệ thống báo cháy, hệ thống thông gió nhằm cung cấp khả năng giám sát tự động, phát hiện nhanh chóng khí CO, ngăn ngừa nguy hiểm ngộ độc.
1. Khí CO là gì và vì sao cần phải giám sát nồng độ?
Khí CO đầy đủ là khí carbon monoxide, là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí nên thường lắng đọng dưới mặt đất hoặc trong các hố sâu. Khí CO được hình thành từ phản ứng cháy không hoàn toàn của của cacbon và các hợp chất chứa cacbon như xăng, dầu, than củi…
Có nhiều nguồn sinh ra carbon monoxide, điển hình như:
-
Khí thải của động cơ đốt trong tạo ra sau khi đốt các nhiên liệu gốc cacbon có chứa carbon monoxide, đặc biệt với nồng độ cao khi nhiệt độ quá thấp để có thể thực hiện việc oxy hóa trọn vẹn các hydrocacbon trong nhiên liệu thành nước (dạng hơi) và carbon dioxide, do thời gian có thể tồn tại trong buồng đốt là quá ngắn và cũng có thể là do không đủ lượng oxy cần thiết. Thông thường, việc thiết kế và vận hành buồng đốt sao cho có thể giảm lượng CO là khó khăn hơn rất nhiều so với việc thiết kế để làm giảm lượng hydrocacbon chưa cháy hết.
-
Carbon monoxide cũng tồn tại với một lượng đáng kể trong khói thuốc lá.
-
Trong gia đình, khí CO được tạo ra khi các nguồn nhiên liệu như xăng, hơi đốt, dầu hay gỗ không cháy hết trong các thiết bị dùng chúng làm nhiên liệu như xe máy, ô tô, lò sưởi và bếp lò v.v. Khí carbon monoxide có thể thấm qua bê tông hàng giờ sau khi xe cộ đã rời khỏi ga ra.
Khí CO có độc tính cực kỳ cao - được xem là kẻ giết người thầm lặng, việc hít thở một lượng quá lớn carbon monoxide sẽ dẫn tới giảm oxy trong máu, gây tổn thương hệ thần kinh hoặc có thể gây tử vong. Chỉ với khoảng nồng độ 0.01% khí CO trong không khí cũng có thể gây nguy hiểm tới tính mạng.
Triệu chứng ngộ độc khí CO thường bắt đầu bằng cảm giác thất thần, nhức đầu, buồn nôn, khó thở rồi từ từ đi vào hôn mê. Nếu ngộ độc CO xảy ra khi đang ngủ say hoặc uống rượu say thì người bị ngộ độc sẽ hôn mê từ từ, ngưng thở và tử vong.
Nồng độ khí CO và các triệu chứng thường gặp:
- 50ppm: không tác dụng phụ trong 8h tiếp xúc
- 200ppm: đau đầu nhẹ, buồn nôn sau 2–3h tiếp xúc
- 400ppm: nặng đầu, buồn nôn, khó thở sau 3h tiếp xúc
- 800ppm: buồn nôn, chóng mặt, co giật sau 45 phút tiếp xúc, bất tỉnh sau 2h tiếp xúc, tử vong
2. Tổng quan về cảm biến nồng độ khí CO
Vì đây là loại khí không màu, không mùi, không vị và không gây kích ứng nên rất nguy hiểm vì người ta không cảm nhận được sự hiện diện của CO trong không khí. Do đó, các máy/ thiết bị đo nồng độ khí CO là vô cùng cần thiết trong việc phát hiện kịp thời và triển khai các biện pháp xử lý cần thiết.
Cảm biến nồng độ khí CO gồm các loại:
- Cảm biến quang hóa học: Cảm biến chứa hóa chất sẽ đổi màu khi tiếp xúc với carbon monoxide. Tuy nhiên loại này chỉ cho biết sự có mặt của khí CO mà không thông báo nồng độ cụ thể.
- Cảm biến sinh học: Sử dụng cyclodextrin, chromophore và các loại muối kim loại. Loại cảm biến này có thể được quan sát trực tiếp hoặc kết nối với một nguồn photon hồng ngoại và theo dõi bằng điốt quang.
- Cảm biến điện hóa: Sử dụng nguyên lý của pin nhiên liệu để tạo ra dòng điện khi khí CO trải qua phản ứng hóa học. Dòng điện được tạo ra thông báo chính xác lượng carbon monoxide có trong không khí.
- Cảm biến bán dẫn: Sử dụng một mạch tích hợp của dioxide thiếc bán dẫn trong một đế cách điện giám sát bởi mạch tích hợp. Phần tử cảm biến phải được làm nóng đến 400oC để phát hiện khí CO.
3. Mô tả hệ thống cảm biến nồng độ khí CO
Hệ thống cảm biến đo nồng độ khí CO thường được lắp đặt tại các hầm để xe chung cư và siêu thị, nhà máy, xưởng sửa chữa xe… do các địa điểm này thường kín, có lượng phương tiện hoặc thiết bị thải ra khí CO cao, dễ làm tăng nồng độ khí CO gây nguy hiểm đến tính mạng con người.
Các hệ thống giám sát khí CO bao gồm:
- Các cảm biến nồng độ khí CO được bố trí theo từng vùng, kết nối với tủ trung tâm hoặc hoạt động độc lập .
- Tủ điều khiển trung tâm: Với 2 chế độ giám sát theo giá trị từng đầu dò hoặc theo mức nồng độ carbon monoxide trung bình của toàn khu vực giám sát.
- Có thể có hệ thống quạt thông gió điều khiển bởi tủ trung tâm, nhằm cân bằng lại nồng độ khí CO trong khu vực.
