【原创】别让甲醛伤害你!盛思锐推出全新数字甲醛传感器SFA30

winniewei 提交于 周一, 03/29/2021
【原创】别让甲醛伤害你!盛思锐推出全新数字甲醛传感器SFA30

作者:张国斌

随着大家健康意识的提升,近年来,媒体不断爆出甲醛超标影响健康的问题,从现在看,甲醛在一段时间内会与我们一直共存,其危害不容忽视,而有效的检测与处理是应对甲醛危害的有力措施。

1 甲醛的危害

甲醛是一种无色,有强烈刺激性气味的气体。它易溶于水、醇醚。在常温下是气而态,通常以水溶液形式出现。

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实际上,甲醛是较高毒性的物质,在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位,已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。甲醛是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一。研究表明:甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。

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甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。其浓度在空气中达到0.06-0.07 mg/m3时,儿童就会发生轻微气喘;当室内空气中甲醛含量为0.1 mg/m3时,就有异味,人感到不适;达到0.5 mg/m3时,可刺激眼睛,引起流泪;达到0.6 mg/m3,可引起咽喉不适或疼痛;浓度更高时,可引起恶心呕吐,咳嗽胸闷,气喘甚至肺水肿;达到30 mg/m3时,会立即致人死亡。长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病,引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变等。

根据流行病学调查结果,世界卫生组织认为低于0.08ppm(0.1 mg/m³)的甲醛浓度对人体来说是相对安全的。随着甲醛浓度的升高,对人体和动物的影响范围伤害性都在增加。0.08 ppm(0.1 mg/m³)也是大部分国家使用的室内甲醛浓度限值。我国也同样采用了这一标准,《室内空气质量标准》中明确规定,居室空气中1小时内甲醛平均值的最高允许浓度为每立方米0.1 mg。

不过,这个标准相对欧美日本等国家的标准来说还是宽泛了很多,这些国家都制定了极其严格的标准看,一般来说,在装修过程中,甲醛普遍存在于板材、家具、壁纸、地毯、油漆、胶水等装修材料,因此基于甲醛散发对人体的危害性,世界各国对人造板甲醛释放限量都作了严格的规定。如美国新法案规定的刨花板甲醛释放量不得超过0.09mg/kg,而我国标准中E1级甲醛释放量不得超过9mg/l00g,所以美国标准是我国现行标准的1/1000。日本的标准更严格堪称是世界之最,其甲醛释放限量甚至低于目前我国饮用水标准中0.9mg/L的甲醛含量。

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“现阶段,如果中国的标准可以达到欧美水准,就无需甲醛检测了,我也希望这一天早点到来,但是据一些报告介绍,因为甲醛的好处实在太多了,对窗帘、颜色的固定,包括涂料、耐久度,包括黏合剂、乳胶漆都要用到甲醛,而且很难找到一种平价代替,中国市场很难普及那种不含甲醛的昂贵涂料,所以目前看我们还不可能很快和欧美日标准接轨,现行标准还要执行一段时间。”近日,在盛思锐全新数字甲醛传感器SFA30发布会上, 盛思锐中国区家电市场销售主管杜成指出,“因此,现阶段还是需要甲醛传感器,以防止甲醛对人体的伤害。”

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2 甲醛的检测挑战

据他介绍,盛思锐推出的全新数字甲醛传感器SFA30是个模块化装置,适用于空气净化、暖通空调和物联网空气监测器的智能甲醛检测,它采用数字输出,有I2C和UART两种输出方式,只要客户接上MCU会可以直接使用。

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SFA30采用创新的电化学处理技术,专用的电子元件同时集成盛思锐温湿度传感器,加上先进的算法,能够在极低浓度下实现高度可靠且高效的甲醛检测。因此,这款新型传感器十分适合运用在室内空气净化、通风系统以及室内空气质量监测器中。

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杜成介绍说,跟市场上同类传感器相比,SFA30的最大亮点就是“更好、更高、更长”,即:1、更好的抗干扰性。这是好于很多同类产品,是不止一个等级的优势。2、更长的寿命。目前有很多传感器的寿命只有2—3年,而且如果浓度太大,有可能还低于这个数量,但是盛思锐的传感器经过了很多的实验,可以证明至少可以使用6年  3、是低浓度量程灵敏度,要在低浓度时能检测出来。这是非常重要的,这也是比较适合于目前的空调、新风机、净化器,这种应用的需求。

他进一步解释说。“因为在实际运用当中,很多甲醛传感器以前都是用在工业领域,所以一般关注的是高浓度,防止人在一个工作环境当中中毒之类的。但是现在的应用更多地开始偏向消费电子,在普通人的家里面不会出现超高浓度的甲醛。2019年的时候有一份报告《中国家庭室内甲醛白皮书》,是中国家用电器研究院写的。这里面提到过,中国有40%—50%家庭的甲醛浓度会超过80ppb,但是超过的里面有80%-90%其实并没有超过0.18毫克每立方米,就是没有超过150ppb。以大部分家庭里面的甲醛超标都是在一种低浓度情况下的超标,并不是一种工业级别的情况,这就要求传感器不能再像以前工业级传感器,只对高浓度甲醛有反应,而对一些低浓度的没有反应,这个就不适合新的应用了。我们传感器应运而生,是因为我们知道有这个市场需求,做出来的产品是更适合于此类应用的。”

调查显示,目前大部分家用甲醛检测仪根本测不准,2019 年2月,央视《每周质量报告》报道了上海市市场监督部门对在线销售的「便携式甲醛检测仪」的抽检结果,电商平台销售量排名前41个甲醛便携检测仪,合格为0。

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而且,便携式甲醛检测仪一般无法配备甲醛电化学传感器(价格昂贵且寿命低,单个至少要 1000 元),根本测不了甲醛,反而会对非甲醛气体产生反应。这是因为便携式甲醛检测仪没有吸气泵,很难测准。甲醛浓度是一定体积内甲醛的质量,如果没有气泵来吸取气体,依赖风速,结果自然不精准。没有定期校准。甲醛检测仪随着使用会出现误差,即便没用多久也会出现不准的情况,如果测不准,就没有实际意义了。

3 SFA30甲醛传感器检测原理

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盛思锐气体传感器总监Niculin Saratz 表示SFA30甲醛传感器有极高的性能,它有如此高的性能源于它的检测方法。

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SFA30甲醛传感器采用的是一种安培法电化学传感器,它的原理是基于电化学检测方案,这种方法早在上世纪50年代就开始采用,主要是通过电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。通过电极间连接的电阻器,与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流,电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。

针对SFA30甲醛传感器,Niculin Saratz解释说可以看到在最上方有一个浅绿色的部分,浅灰色的部分是薄膜,绿色的是电解液。在内部有两个工作电极,在绿色的电解液里面还有对电极,如果甲醛分子进入,会首先和水分子接触,然后进入电解液,之后就生成了二氧化碳。二氧化碳溢出,与此同时,也就会拿到四个正电荷。这样一个工作就会影响到其他的工作电以及同时出现小电流,这是非常小的电流。所以当甲醛分子进入就会出现电流,如果浓度高,电流就会较小,所以我们可以通过电流的强弱来判断甲醛的浓度高低。

不过Niculin Saratz表示盛思锐的SFA30 的高性能得益于其独特的电化学单元结构设计、电极和电解质的组合,此外就是 Sensirion 在校准方面的专业知识、以及湿度传感器和整体的设计。

他表示SFA30 传感器对乙醇的交叉敏感度非常低,仅0.5%,其甲醛测量范围是0-1000ppb。其精度可以达到:± 20ppb或测量值的± 20%,它的抗干扰特性也很出众,这是在总部餐厅进行的抗干扰实验,和其他两款传感器同时对比,其他两款传感器都发生过误报警,而盛思锐的SFA30 一直表现稳定。

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杜成表示新型甲醛传感器的应用场景很多,包括家电市场、汽车行业、医疗技术、建筑等等领域。

他指出,检测出甲醛后,用户要及时通过净化器将其过滤或者通过新风系统进行换风,也可以手动地打开门窗通风。

据悉,新款SFA30传感器模块可以通过盛思锐的全球分销网络进行购买。此外,盛思锐提供SEK-SFA30评估套件,可快速简便地进行样机试制。SEK-SFA30配有一根UART-USB连接线,可即插即用连接到电脑,通过盛思锐易于使用的SEK-ControlCenter viewer软件进行评估。为了将传感器连接到Arduino或RaspberryPi等原型平台,在套件中配有一根7针跳线电缆。

如需了解更多盛思锐甲醛传感器SFA30的信息,敬请浏览:www.sensirion.com/sfa30了解更多产品信息。

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