浅谈智能防毒面罩的开发

智能防毒面罩是指以防毒面罩为基础，加入新型毒气感应元件，对滤毒罐失效进行智能检测，并提前发出更换罐提示的新型智能防毒面罩。随着世界各个产业的专业化趋势,现代的防毒面具从防毒类型可分为：防酸性气体，防碱化气体，综合防毒，防有机气体。从工作环境分类：军用防毒面具，工作劳保面具和自救式过滤面具。随着防毒面具的发展，比以往都提高了防毒时间和防毒性能。但防毒面具目前还存在一个致命的缺点，就是防毒时间不能保证。实际使用和实验差异较大，产品质量不稳定，存放不合理等。这些问题都关系到人的生命安全。影响防毒时间和环境因素有很大关系。滤毒罐的防护时间与其使用环境存在很大的关系，特别在低温，高湿的情况下，人们的生命安全得不到保障。开发新型的智能防毒面罩，存在很大的必要性和紧迫性。

智能防毒面罩的可行性：目前科技发展日新月异，一日千里。电子技术也比以前有很大的进步。电子产品的微型化，多功能化都得到普及。这为毒气探测器安置在防毒面罩上创造有利的环境条件。

常见的毒气就有100多种，不可能安装100多个毒气传感器在防毒面罩上。但在实际应用中，毒气传感器不会只对一种毒气产生作用，而与大部份毒气产生不同程度的反应。也就是传感器的“交叉干扰”现象。从化学反应角度来看，大部分常见的有毒气体都有电化学活性，可以被电化学传感器氧化或还原。化学反应过程中会产生电子电流，从而输出一个微弱的电信号。根椐电信号大小来测量毒气的存在和浓度。

根据电化学传感器“交叉干扰”的现象，来测量有毒气体的存在：这一个想法是可行的。这在《有毒有害气体检测仪器原理和应用》书中和国外毒气传感器的资料都有说明。但目前人们对电化学传感器的研究重点放在单一选择气体测量上，而我们研究方向应是如何使传感器能与各种各样的毒气产生反应。 毒气传感器与各种毒气产生反应时很难准确测量某一种毒气的浓度。但实际使用中不需要准确测量某一个气体的浓度，只需要测量有没有毒气的存在。毒气以化学性质分类为：氧化性气体，还原性气体。还原性气体，比如硫化氢和一氧化碳会在电极上氧化，而氧化性气体，比如热氯气，二氧化氮和臭氧，则在电极上还原。也就是还原性气体在传感器上表现为正信号，氧化性气体表现为负信号，在没有毒气的情况下传感器就没有信号输出。

当测量毒气的存在与否可以实现后，关键是如何确定毒气传感器的报点。以浓度为2,500ppm一氧化碳为例，它经过滤毒罐的一氧化碳浓度变化如图：在图中能清楚反映一氧化碳的透过浓度在滤毒2min左右时出现瞬间峰值，持续20秒之后就消失。但在25min之后一氧化碳的浓度就呈线增加，说明滤毒罐开始失效。从这个现象看出，如果滤毒罐失效，透过的毒气会呈线性增加。但当在200ppm时才开始提示，就已经对生命构成威胁。

鉴于这种现象，我们可对大部分毒气进行分析，把毒气对人体伤害浓度和对毒气传感器进行测试，来确定一个预报警浓度，提示使用者更换滤毒罐。

利用这种原理开发新型防毒面具的难题是：

1、 没有各种常见毒气的详细资料，很难对它们进分类，找出它们化学性质的关系。

2、 国内目前还没有生产毒气传感器的厂家（一氧化碳的传感器已经有）。但以目前的科学技术水平来说生产这种毒气传感器并不是难事。只要我们利用“交叉干扰”的现象，技术难题会大大减低。

3、 由于我们要重新对各种毒气进行分析，所以需要大量资料和充足人力才能完成，需要找出几种或十几种典型气体（这不并是目前典型的试验）进行所需的试验。