采用PID传感器测量压缩空气中的油蒸气

压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、空气压缩机食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。

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它有着很好的可存储性能，高效、使用快捷方便，因此各行各业中都会使用到压缩空气，特别是在生物制药厂，常常利用压缩空气来完成例如药物颗粒的运输、药品包装的密封性检测或者塑料薄膜包装袋中，与洁净室空气不同，生产实践中压缩空气常常没有足够的监控，因此也就有交叉污染的潜在风险。

PID是英文Photoionization Detector的简写，意思是光离子化检测器，简称PID传感器。该技术在工业上主要用来测量气体中VOC的含量，Volatile Organic Compouds挥发性有机化合物。什么是挥发性有机化合物呢？定义比较多，我这里找了一个相对比较容易理解的定义：挥发性有机化合物是指在常温常压下，任何能自发挥发的有机碳化合物。

ISO 8573第5部分对油蒸气的定义是：包含6个或者更多碳原子的碳氢化合物。对于更轻的包含5个或者更少碳原子的碳氢化合物，ISO 8573将它们定义为气体杂质，在第6部分做具体说明。

PID传感器核心是紫外灯，碳氢化合物的分子在紫外灯的照射下会被离子化，形成离子电流，通过检测电流就可以知道碳氢化合物的含量。然而，不是所有的碳氢化合物都可以被离子化。哪些可以被离子化呢？

首先，我们得引出两个概念，电离电位简称IP和电子伏特eV。所有的元素和化合物都可以被离子化，但是所需要的能量不同。离子化，就是将原子中的电子激发到无穷远处，脱离原子核的束缚。离子化所需要的能量就是该元素或者化合物的电离电位，Ionization Potential，IP。这个能量的单位用电子伏特eV来表示。最常用的PID检测器的激发能量是10.6 eV，可以离子化电离电位小于10.6 eV的物质。

另外还有9.8和11.7两种也比较常用。以空气中的主要成分氧气、氮气和水来说，其IP分别是12.07，15.58和12.62，空气的其他成分，如二氧化碳、氩气、氦气、氢气等，其IP也都远远大于10.6，所以说压缩空气通过PID传感器，其核心成分是不会被离子化的。

PID传感器校准时采用异丁烯这种包含4个碳原子的碳氢化合物做为标准气体。它可以测量6个碳原子的物质，例如苯，但前提是其状态要是气态。

目前，对于油蒸气的测量，ISO 8573第5部分推荐的是色谱分析仪。由于体积庞大，造价不菲，这个只能在实验室用，现场无法普及。另外，现行的ISO 8573第5部分“压缩空气 油蒸气和有机溶剂含量的测定”还是2001年的版本。行业内，仪表厂家目前常采用PID光离子化传感器进行油蒸气的测量。对于液态和气溶胶形态的油，目前只能采取现场取样，实验室分析的方法进行定量测定，现场无法定量。定性测量，通常采用化学试剂，通过观察试剂颜色变化的情况推断油含量的大致范围。

PID光离子化传感器