جهاز مراقبة المركبات العضوية المتطايرة (VOC) عبر الإنترنت هو جهاز يستخدم لكشف ومراقبة تركيز المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في البيئة. يتم استخدامه على نطاق واسع في مجالات مثل مراقبة تلوث الهواء ومراقبة الانبعاثات الصناعية وحماية البيئة. المركبات العضوية المتطايرة هي فئة من المركبات العضوية المتطايرة وسهلة التبخر والتي توجد كغازات في درجة حرارة الغرفة. تشكل هذه المواد مخاطر محتملة على جودة الهواء وصحة الإنسان، مما يجعل مراقبة المركبات العضوية المتطايرة في غاية الأهمية.
تتضمن المبادئ الشائعة لشاشات المركبات العضوية المتطايرة عبر الإنترنت اكتشاف التأين الضوئي (PID)، والأشعة تحت الحمراء غير المخففة (NDIR) والاستشعار الكهروكيميائي.
1. كشف التأين الضوئي (PID)
يعد اكتشاف التأين الضوئي حاليًا الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة في شاشات المركبات العضوية المتطايرة عبر الإنترنت. المبدأ هو كما يلي:
مبدأ العمل: يتضمن مبدأ PID تشعيع عينة غاز بالأشعة فوق البنفسجية من مصدر ضوء فوق بنفسجي (مثل مصباح الديوتيريوم). يتم تحفيز جزيئات المركبات العضوية المتطايرة بواسطة الأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تأين وإطلاق الإلكترونات. يتناسب عدد الأيونات الموجودة في الغاز مع تركيز المركبات العضوية المتطايرة. يتم توجيه الأيونات بواسطة مجال كهربائي ويتم تسجيلها بواسطة كاشف (عادة جلفانومتر)، والذي يوفر تركيز المركبات العضوية المتطايرة.
المزايا: حساسية عالية، قادرة على اكتشاف التركيزات المنخفضة من المركبات العضوية المتطايرة. علاوة على ذلك، فهو قابل للتطبيق على مجموعة واسعة من المركبات العضوية، ويمكن لـ PID اكتشاف معظم المركبات العضوية المتطايرة.
العيوب: تتأثر بشكل كبير بالرطوبة ودرجة الحرارة، والعوامل البيئية قد تشوه نتائج القياس. علاوة على ذلك، لا يمكنه التمييز بين أنواع المركبات العضوية المتطايرة المختلفة، بل يكتشف فقط الكمية الإجمالية، ولا يمكنه التمييز بدقة بين المركبات العضوية المتطايرة الفردية.
2. امتصاص الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR)
تحدد طريقة NDIR تركيز المركبات العضوية المتطايرة عن طريق قياس امتصاص جزيئات الغاز للأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي المحدد. المبدأ هو كما يلي:
مبدأ العمل: تمتص جزيئات المركبات العضوية المتطايرة ضوء الأشعة تحت الحمراء ذي الطول الموجي المحدد. يستخدم الجهاز مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء لإصدار شعاع من الضوء بطول موجي محدد، والذي يمر عبر عينة الغاز. ثم يمر الشعاع عبر الكاشف، حيث يتم قياس شدة الامتصاص. تتناسب درجة الامتصاص مع تركيز الغاز. يُستخدم NDIR بشكل شائع للكشف عن مكونات مثل CO₂ وCH₄ في الغازات العضوية.
المزايا: وقت استجابة سريع، مناسب للمراقبة عبر الإنترنت. ثبات جيد ولا يتأثر بالعوامل البيئية بشكل ملحوظ.
العيوب: يمكنه فقط اكتشاف غازات محددة وبعض المركبات العضوية المتطايرة، وليس جميع المركبات العضوية المتطايرة. دقة محدودة، مما يجعل من الصعب التمييز بين الغازات ذات التركيزات المتشابهة.
3. الاستشعار الكهروكيميائي
الاستشعار الكهروكيميائي هو طريقة لقياس المركبات العضوية المتطايرة تعتمد على مبدأ التفاعل الكهروكيميائي. المبدأ هو كما يلي:
مبدأ العمل: يمر الغاز عبر جهاز استشعار كهروكيميائي، حيث يتفاعل مع الأقطاب الكهربائية، مما يولد تغيراً في التيار أو الجهد. يتناسب حجم التيار مع تركيز الغاز. تتمتع أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية بشكل عام بانتقائية عالية ويمكنها التمييز بين الأنواع المختلفة من المركبات العضوية المتطايرة.
المزايا: حساسية عالية، قادرة على اكتشاف التركيزات المنخفضة من المركبات العضوية المتطايرة. علاوة على ذلك، بالمقارنة مع الطرق الأخرى، فإن أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية أقل تكلفة.
العيوب: استجابة بطيئة، وليست بنفس سرعة الأساليب مثل PID. علاوة على ذلك، تتمتع أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية بعمر افتراضي محدود وتتطلب استبدالًا منتظمًا.
تستخدم كاشفات المركبات العضوية المتطايرة المختلفة مبادئ كشف مختلفة، ولكل منها مزاياه وعيوبه. وفي التطبيقات العملية، يعتمد اختيار المبدأ بشكل أساسي على متطلبات المراقبة، مثل نوع المادة الخاضعة للمراقبة، ومتطلبات الحساسية، وزمن الاستجابة، والتكلفة.