Измеритель концентрации формальдегида в воздухе

Формальдегид — опасный для человека газ. Он очень легко растворяется в жидкостях, в частности, водный раствор формальдегида используют при производстве фанеры, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит. Кроме того, его применяют при производстве пластмассы, краски, кожаных изделий, шампуней и моющих средств, а также в пищевых продуктах и косметике, нередко — в лаках для ногтей. Вред формальдегида для здоровья человека давно доказан. Поэтому определение концентрации опасных веществ в окружающей среде — актуальная задача. Автор предлагает вариант её решения.

Формальдегид (СН?О) — это бесцветный газ с острым запахом. Этот газ очень токсичен, относится ко второму классу опасности [1]. Он оказывает негативное влияние на органы дыхания, вызывая парез дыхательных путей (остановку дыхания), на кожный покров (ярко выраженные дерматиты, экземы, язвы), нервную систему (энцефалопатии), является канцерогенным веществом. Предельно допустимая концентрация формальдегида в воздухе — 0,5 мг/м3 ( 1 ]. Для промышленных нужд его получают из метана и метанола. Но формальдегид содержится и u атмосфере. Там он появляется в результате фотохимических реакций и процессов трансформации органических соединений (метан, метиловый спирт и др.). Огромное количество формальдегида выделяется в атмосферу из-за деятельности человека.

Автомобильный транспорт, химические предприятия, мусоросжигательные заводы, деревообрабатывающие фабрики — всё и потолки из поливинилхлорида, некоторые виды обоев, напольные покрытия, плинтусы и т. д. Все это может испускать формальдегид в течение длительного периода времени. Мебель из фанеры, древесно-стружечных (ДСП) и древесно-волокнистых плит. МДФ выделяет формальдегид от нескольких дней до нескольких месяцев. в зависимости от качества материала, из которого она сделана. Предметы повседневного обихода также его содержат: игрушки, бытовая техника, канцтовары, посуда и т. д. Доти более чувствительны к окружающей среде, поэтому и влияние формальдегида на организм ребенка заметнее. Полчаса игры с пластиковой куклой здоровью ребёнка не навредят. А десять лет в окружении виниловых обоев, пластиковых шкафчиков, ковров на небезопасной клеевой основе и мебели из ДСП? Тут, к сожалению, можно только предполагать, потому что замерить реальный вред для здоровья вне лабораторных условий трудно.


На рис. 1 изображена простая схема измерителя концентрации формальдегида. Основа прибора — двухвыводный электрохимический датчик 2-FE5 (рис. 2) английской компании DART SENSORS (2]. представительство которой, например, есть в Москве.

Основные технические характеристики
Интервал измерения прибора, мг/м3     0...2.5
Разрешающая способность. мг/м3        0.01
Чувствительность прибора. нА/мг/м3    119...278

Ток датчика В1. прямо пропорциональный концентрации формальдегида, посредством ОУ DA3 преобразуется в напряжение, которое затем измеряет цифровой вольтметр PV1. Коэффициент преобразования усилителя — 1000 мВ/мг/м3. Компаратор DA4 включает зуммер Н0А1 при превышении допустимой концентрации формальдегида 0.5 мг/м3 (500 мВ). Если прибор использовать только лишь как сигнализатор превышения допустимой нормы концентрации формальдегида, цифровой вольтметр PV1 можно исключить. Чтобы предотвратить поляризацию датчика В1, необходимо при выключенном литании держать его электроды соединёнными между собой. Для этого предназначен р-канальный полевой транзистор VT1, который в отсутствие питания открыт, но закрывается при подаче на его затвор напряжения 2.5 В относительно истока.

При однополярном питании требуется создание искусственной "земли", как правило, на уровне половины общего напряжения питания, для этого используется источник напряжения DA2 с фиксированным выходным напряжением +2,5 В. Питается прибор от батареи гальванических элементов напряжением 9 В 6F22 ("Крона"). Линейный стабилизатор DA1 понижает это напряжение до 5 В. Светодиод HL1 сигнализирует подачу питания на устройство.

В устройстве можно применить любые резисторы с допуском до 5 %. Подстроечный резистор — компании Murata серии PVC6. Оксидные конденсаторы — танталовые серии SA42. Остальные конденсаторы — керамические К10-17 или импортные аналоги.


К сожалению, в связи с большим разбегом чувствительности датчиков и отсутствием поверенных приборов в домашних условиях для точных измерений откалибровать любой газоанализатор практически невозможно. Для настройки прибора я воспользовался услугами достаточно серьёзной в Украине независимой фирмы ’’Отава". За один рабочий день сотрудники фирмы произвели мониторинг воздуха
в квартире моих родственников по семи показателям, в том числе и по концентрации формальдегида. По показаниям их поверенных приборов можно легко настроить свой прибор. В России, как мне кажется, надежнее всего будет обратиться в Роспотребнадзор, а если точнее — в Центр гигиены и эпидемиологии вашего города или региона. Либо можно опять же воспользоваться услугами независимой лаборатории.

Устройство собрано на плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертёж платы показан на рис. 3, а расположение элементов на ней — на рис. 4. Для удобства измерения вблизи различных предметов сам датчик закреплён на лицевой панели прибора.