1. Werking van een PID meter – Basis

Dit artikel is geschreven als eerste handvat voor iedereen die vaag bekend, of helemaal onbekend is met Photo Ionisatie Detectors. Het basisprincipe wordt uitgelegd en een aantal belangrijke punten die men moet weten voorafgaand aan het meten. Niet op de juiste pagina? zie ook:

Werking van een PID meter – Gevorderd
Werking van een PID meter – Expert

Meten vs. detecteren

PID staat voor Photo Ionisatie Detector. Het laatste woord wil ik graag benadrukken, het instrument detecteert namelijk gassen. Een detector is een apparaat waarmee de aanwezigheid van stof kan worden vastgesteld. Meten daarentegen is vaststellen hoeveel gas er zou zijn. Kortom, een PID is dus eigenlijk geen meetinstrument maar een detector. Erg flauw natuurlijk, want door de steeds beter wordende sensoren kan een PID wel heel nauwkeurig detecteren, waardoor het erg dicht bij meten komt en zich in een grijs gebied bevindt.

Toch wil ik graag meegeven dat het om een detector gaat en een gebruiker niet klakkeloos overneemt wat er op het scherm staat, er zijn namelijk een hoop valkuilen. Die komen in dit artikel aan het licht, terwijl de werking van een Photo Ionisatie detector wordt uitgelegd.

Basisprincipe van een PID meter

De PID is een instrument dat een grote reeks aan Vluchtige Organische Stoffen (VOS) kan detecteren. Voorbeelden hiervan zijn gassen/dampen zoals benzeen, tolueen, xyleen, aceton, isopropylalchohol (IPA) en nog honderden andere. In de basis kunnen VOC’s herkend worden door de aanwezigheid van koolstof (C) en waterstof (H) elementen in hun chemische structuur. In de praktijk komen dit soort vluchtige gassen vaak voor in oliën, schoonmaakmiddelen, verven, lijmen, maar ook sigaretten of uitlaatgassen.

Mooi dat een PID zoveel gassen kan detecteren. Echter, hier is de eerste valkuil: Het instrument maakt geen onderscheid en telt alles bij elkaar op tot een getal.

Voorbeeld:
Ik heb een emmer en mix een fles aceton, een blik verf,  en een flesje nagelak-remover door elkaar. Vervolgens pak ik mijn PID en hang ik die boven de emmer. Op het scherm zie ik de waarde omhoog schieten: ‘VOC = 2641 ppm’. Het enige wat ik nu weet is dat er veel Vluchtige Organische Stoffen in die emmer zitten, maar geen idee hoeveel en wat voor stof. En dat terwijl de waarde van 2641 ppm doet vermoeden dat het apparaat heel nauwkeurig weet te vertellen hoeveel VOC’s er in de lucht zitten. Nog gekker: In werkelijkheid is er een grote kans dat er een hele andere waarde in de lucht hangt. En daarom noem ik dit altijd een detector.

De PID meter is als het ware een detective die met een vergrootglas op zoek is naar vingerafdrukken. Vingerafdrukken zullen gevonden worden maar van wie de vingerafdruk is, is niet direct duidelijk. Een goede voorbereiding en kennis van zaken is dus van belang. Als van tevoren bekend is welke gassen er verwacht kunnen worden, zal een PID meter veel toegevoegde waarde leveren.

Wanneer ik een detective naar een huis stuur waar 1 persoon woont, kunnen we vrij nauwkeurig vingerafdrukken gaan tellen en met een paar kanttekeningen een nauwkeurige schatting maken om wie het gaat. Wanneer ik een detective naar een openbare bibliotheek stuur, kan hij nog steeds gaan zoeken naar afdrukken maar wordt het heel lastig om te zeggen van wie deze zijn.

Hetzelfde geldt voor een PID meter. Wanneer we gaan meten in een tank waar pure methanol in zit, kunnen we vrij nauwkeurig een meting gaan uitvoeren met een correctiefactor voor methanol en stellen dat hetgeen wat de PID meter detecteert methanol is. Echter, wanneer we in een productieproces gaan meten waar verschillende soorten inkt, lak, lijm en chemische reinigingsmiddelen worden gebruikt wordt een PID ineens veel complexer om in te zetten als meetinstrument. Nog wel blijft het apparaat heel nuttig voor bronopsporing. Wanneer het toestel 0 ppm aangeeft geeft het namelijk ook al inzicht.

‘’De Photo Ionisatie Detector is als het ware een detective die met een vergrootglas op zoek is naar vingerafdrukken.’’

Heel eenvoudig gezegd is een PID sensor een lamp die doormiddel van UV-licht de moleculen van Vluchtige Organische Stoffen kan tellen. Elke Vluchtige Organische Stof heeft een eigen zogenaamde ‘ionisatie energie’. Dit is de minimale energie die nodig is om een VOC deeltje te kunnen detecteren. Xyleen heeft bijvoorbeeld een ionisatie energie van 8,56eV en Mierenzuur heeft een ionisatie energie van 11,33eV.

De lamp van een PID sensor heeft ook elk zijn eigen ionisatie energie. De meest voorkomende PID lampen hebben een lampsterkte van 9,8eV, 10,6eV of 11,7eV. Deze hebben allemaal hun eigen voor en nadelen, maar in de basis geldt: Hoe hoger de lampsterkte, hoe meer soorten stoffen gedetecteerd kunnen worden. Een PID lamp kan namelijk alleen een stof detecteren wanneer de ionisatie energie van de lamp hoger is dan de ionisatie energie van de VOC. Een 9,8eV of een 10,6eV PID lamp schijnt dus niet sterk genoeg om mierenzuur (Ionisatie Energie: 11,33) te kunnen zien. Om deze stof te detecteren zullen we dus moeten werken met een 11,7eV PID lamp.

Voorbeeld: Wanneer ik met mijn 9,8eV PID sensor xyleen wil detecteren lukt dat. Wanneer ik het instrument laat snuffelen aan mierenzuur, zie ik op het scherm: 0 ppm VOC. De PID met 9,8eV sensor kan deze stof simpelweg niet detecteren en geeft dus ook niks aan. Een PID meter met 11,7eV lamp zal wel mierenzuur detecteren omdat 11,7eV > 11,33eV.

Dat is dus nog een argument waarom het handig is om voorafgaand kennis te vergaren over de plek waar wordt gemeten, maar ook over de PID meter die gebruikt wordt. Zoals hierboven beschreven staat, kan er 0 ppm op het scherm staan terwijl er daadwerkelijk 1000 ppm aanwezig is. Blijf dus altijd goed nadenken en neem niet klakkeloos over wat er op het scherm staat.

Wat is dan nog het nut van een PID meter?

Elk infrabedrijf heeft minstens een Photo Ionisatie Detector en ook in de olie- en gas wereld is het niet weg te denken. Dan zou je denken dat het apparaat toch wel degelijk wat kan. En dat klopt! PID’s zijn uitermate geschikt als tool om bijvoorbeeld risico inventarisaties uit te voeren. En wanneer van tevoren bekend is welke gassen er verwacht kunnen worden, zal een PID meter steeds meer een toegevoegde waarde leveren. Voordelen van een PID meter zijn namelijk:

1. Een PID meter meet real-time met een enorm snelle responstijd. Bij hoogwaardige toestellen kan dit in minder dan 3 seconden, waarbij ook nog mogelijkheid is om de meetdata op te slaan.
2. PID meters zijn in staat om in een breed meetgebied – soms wel van 0 – 15.000 ppm – aan gassen te detecteren met een resolutie van 0,001 tot 1 ppm en een uitstekende lineariteit van de sensor.
3. Het zijn handzame apparaten, wat in veel gevallen praktischer is dan een groot analyse apparaat.

Daarbij kunnen de beperkingen van een PID ook in ons voordeel worden gebruikt. Een goed voorbeeld is het meten van de BTEX stoffen. Deze stoffen hebben de volgende ionisatie energie:

Benzeen                  9,25eV
Tolueen                   8,77eV
Ethylbenzeen         8,82eV
Xyleen                      8,56eV

Deze vier vluchtige stoffen hebben gemeen dat ze alle vier een ionisatie energie lager dan 9,8eV hebben. Door nu te kiezen voor een 9,8eV sensor worden alle stoffen met een hogere ionisatie energie buitengesloten omdat een 9,8 eV lamp simpelweg niet sterk genoeg is om die stoffen te detecteren. Waarom zou je dat willen? Omdat bovenstaande stoffen lage grenswaarden hebben, waarbij je zo veel mogelijk verstoring van andere gassen wil voorkomen. Een soort worst-case benadering dus.

De ionisatie-energie van de stoffen die je zou willen detecteren is dus een essentieel om te weten voordat u kiest welke PID meter u gaat kopen of huren. Zoals hierboven beschreven is een 9,8eV lamp een verstandige keus wanneer u BTEX of andere stoffen met een lage ionisatie-energie zou willen meten. Echter, houdt er rekening mee dat uw meetinstrument alle stoffen met een hogere ionisatie-energie niet meer kan detecteren, terwijl ze wel aanwezig zouden kunnen zijn. In het vervolg artikel wordt hier dieper op in gegaan.

Hopelijk was dit een leerzaam artikel. Voor meer informatie over de PID meter, zie ook:

Werking van een PID – Gevorderd
Werking van een PID – Expert

Onduidelijkheden? Stel een vraag
Nog meer info over PID meters? Bekijk dit artikel: Wat is een PID?

 

Soorten PID meters

Zoals beschreven in bovenstaande tekst is het van essentieel belang om de juiste PID meter te kiezen voor uw toepassing. Op de pagina PID meters staan tal verschillende meters, die verschillen in merk, grootte, sensor, responstijd en meer. Hieronder staan vier veelgebruikte instrumenten die in de markt worden gebruikt, maar uiteraard is er veel meer keus. Zoek in onze kennisbank of er een artikel is geschreven met advies over apparatuur dat geschikt is voor uw toepassing, of neem contact op met een specialist, die u kosteloos van advies voorziet.