專(zhuān)利名稱(chēng)：簡(jiǎn)易氨氣檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種簡(jiǎn)易的氨氣(NH3)氣體傳感檢測(cè)裝置，該裝置能準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)出環(huán)境大氣中氨氣氣體的濃度，并能用于在線監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
氨氣是居民生活區(qū)和工業(yè)生產(chǎn)區(qū)的主要有毒空氣污染物之一，對(duì)人和動(dòng)物的眼睛、皮膚和上呼吸道有強(qiáng)烈的刺激作用，吸入大量氨氣會(huì)引起流淚、咽痛、胸悶、惡心等癥狀，嚴(yán)重者可發(fā)生肺水腫、成人呼吸窘迫綜合癥、甚至休克而致死。美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)規(guī)定空氣中所允許的氨氣最大濃度為50 ppm,因此對(duì)環(huán)境大氣中微量氨氣的靈敏監(jiān)測(cè)具有十分重要的意義。目前氨氣的測(cè)定方法主要有酸堿滴定法、分光光度法、氣相 色譜法、高效液相色譜法、紅外光譜法、質(zhì)譜分析法和離子選擇性電極法等，這些大多數(shù)方法由于操作環(huán)節(jié)多，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適于在線監(jiān)測(cè)氨氣氣體的濃度，因此需要找到一種造價(jià)便宜、操作簡(jiǎn)便，并能達(dá)到準(zhǔn)確快速測(cè)定氨氣氣體濃度的儀器裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)易的氨氣檢測(cè)裝置，該裝置易于制備、操作方便、可反復(fù)使用，能在數(shù)分鐘內(nèi)準(zhǔn)確地檢測(cè)出氨氣氣體的濃度，并能用于環(huán)境大氣中氨氣的測(cè)定分析。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種能檢測(cè)氨氣氣體的裝置，該裝置包括兩個(gè)進(jìn)氣管和一個(gè)出氣管，所述的兩個(gè)進(jìn)氣管合并成一路經(jīng)過(guò)干燥管后進(jìn)入檢測(cè)瓶底部，干燥管內(nèi)填充物質(zhì)為無(wú)水CaCl2，檢測(cè)瓶上用橡膠塞密封，所述橡膠塞中插有一個(gè)石英晶體傳感器和所述的出氣管，涂敷在傳感器上的涂膜材料是I :1的鹽酸吡多辛/聚氯乙烯，所述石英晶體傳感器與晶體管-晶體管-邏輯(TTL)振蕩電路連接，所述振蕩電路由直流電源驅(qū)動(dòng)、并與頻率計(jì)數(shù)器連接，構(gòu)成一個(gè)完整的傳感檢測(cè)回路。其特征是裝置的各部分設(shè)計(jì)、石英晶體傳感器的應(yīng)用和對(duì)氨氣氣體有特異吸附功能的涂膜材料鹽酸吡多辛/聚氯乙烯的使用，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其涂敷于石英晶體傳感器上的量為5 45微克之間時(shí)的檢測(cè)效果最佳。整個(gè)裝置由以上幾個(gè)部件組裝而成，易拆除更換，便于攜帶。其工作原理是氨氣氣體被選擇性地吸附在涂膜材料鹽酸吡多辛/聚氯乙烯上，產(chǎn)生的微小質(zhì)量變化會(huì)使傳感器的諧振頻率發(fā)生變化，以頻率變化值來(lái)計(jì)算所測(cè)氣樣中的氨氣濃度。該氣體傳感檢測(cè)裝置對(duì)氨氣具有高靈敏度和寬檢測(cè)范圍，且選擇性、重現(xiàn)性和可逆性良好，可應(yīng)用于環(huán)境大氣中氨氣的監(jiān)測(cè)。在裝置的設(shè)計(jì)上,氮?dú)夂桶睔鈿鈽拥膬蓚€(gè)進(jìn)氣管可獨(dú)立控制開(kāi)關(guān),氮?dú)夂桶睔鈿鈽涌山惶孢M(jìn)入檢測(cè)瓶?jī)?nèi)。氮?dú)饪梢允刮皆谒鐾磕げ牧仙系陌睔鈿怏w脫附，使傳感器諧振頻率恢復(fù)到初值。整個(gè)過(guò)程在5分鐘以?xún)?nèi)就可以完成，隨后就能繼續(xù)用于下一次的檢測(cè)，所以該裝置能有效地減少檢測(cè)時(shí)間和簡(jiǎn)化操作過(guò)程。本實(shí)用新型的有益效果是，可以準(zhǔn)確、快速、連續(xù)地測(cè)定氨氣氣體的濃度，且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于便攜和智能化改造，因而可用于環(huán)境大氣中氨氣的分析檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)等。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖I是簡(jiǎn)易氨氣檢測(cè)裝置的示意圖。圖2是傳感器的頻率變化值 (以Hz表示)與氨氣氣體對(duì)應(yīng)濃度(ppm)的關(guān)系曲線圖。圖I中I.氣樣進(jìn)氣管，2.氮?dú)膺M(jìn)氣管，3.氣樣進(jìn)氣管開(kāi)關(guān)，4.氮?dú)膺M(jìn)氣管開(kāi)關(guān)，
5.干燥管，6.石英晶體傳感器,7.出氣管開(kāi)關(guān),8.橡膠塞,9.出氣管，10.檢測(cè)瓶，11.振蕩電路，12.直流電源，13.頻率計(jì)數(shù)器。圖2是把13. 8微克的鹽酸吡多辛/聚氯乙烯涂敷于石英晶體傳感器上，通過(guò)加入氨氣標(biāo)準(zhǔn)樣品，可得到氨氣氣體濃度與響應(yīng)頻率變化值的關(guān)系曲線，該曲線擬合的方程為j- = 5. 03 + I. 54 X式中表示氨氣氣體的濃度(ppm) 表示頻率變化值A(chǔ)F(Hz)。上述關(guān)系曲線是在室溫24°C時(shí)繪制的。
具體實(shí)施方式
如圖I中所示，兩個(gè)進(jìn)氣管1、2合并成一路經(jīng)過(guò)干燥管5后進(jìn)入檢測(cè)瓶10底部，干燥管5內(nèi)填充物質(zhì)為無(wú)水CaCl2。檢測(cè)瓶10可以是玻璃制的，也可以是塑料制的，大小可取O. 5L。檢測(cè)瓶10上用橡膠塞8密封，橡膠塞8中插有一個(gè)石英晶體傳感器6和出氣管9，石英晶體傳感器6與振蕩電路11連接，振蕩電路11由直流電源12驅(qū)動(dòng)、并與頻率計(jì)數(shù)器13相連接，這樣就方便地組裝成一個(gè)完整的傳感檢測(cè)回路。要提到的是，石英晶體傳感器6上所述涂膜材料鹽酸吡多辛/聚氯乙烯是此傳感檢測(cè)的關(guān)鍵物質(zhì)，它可以通過(guò)氫鍵作用對(duì)氨氣進(jìn)行高靈敏地選擇性吸附。橡膠塞8與檢測(cè)瓶10、出氣管9與橡膠塞8都是緊密連接的，以此保證檢測(cè)瓶10的整體密封性良好。具體檢測(cè)的操作過(guò)程如下I.首先打開(kāi)電源，使振蕩電路11起振，此時(shí)頻率計(jì)數(shù)器13會(huì)顯示出振蕩的頻率，然后打開(kāi)氮?dú)膺M(jìn)氣管開(kāi)關(guān)4和出氣管開(kāi)關(guān)7，待其頻率顯示穩(wěn)定時(shí)關(guān)閉氮?dú)膺M(jìn)氣管開(kāi)關(guān)4和出氣管開(kāi)關(guān)7，記錄下初始頻率值F1 ；2.然后打開(kāi)氣樣進(jìn)氣管開(kāi)關(guān)3和出氣管開(kāi)關(guān)7，待頻率計(jì)數(shù)器13顯示穩(wěn)定時(shí)，關(guān)閉氣樣進(jìn)氣管開(kāi)關(guān)3和出氣管開(kāi)關(guān)7，記錄下頻率值F2 ；3.每個(gè)氣樣的頻率響應(yīng)值(AF，Hz)可由下式得出=AF=F1 — F2，把ΛF代入到圖2的工作曲線方程中，即可算出氣樣中氨氣的濃度值；4.檢測(cè)完畢后，打開(kāi)出氣管開(kāi)關(guān)7和氮?dú)膺M(jìn)氣管開(kāi)關(guān)4，使頻率計(jì)數(shù)器13顯示頻率恢復(fù)到初始頻率值F1，然后關(guān)閉所有氣路，以備下次檢測(cè)用。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于環(huán)境大氣中氨氣氣體的在線分析監(jiān)測(cè)。所使用的石英晶體傳感器具有實(shí)時(shí)響應(yīng)性能，能及時(shí)反映出被檢測(cè)氣樣中氨氣的濃度。只要將氣樣管路連接至監(jiān)測(cè)點(diǎn)，就可以達(dá)到遠(yuǎn)距離監(jiān)控的目的。
權(quán)利要求1.一種簡(jiǎn)易氨氣檢測(cè)裝置，其特征是兩個(gè)進(jìn)氣管(1、2)合并成一路經(jīng)過(guò)干燥管(5)后進(jìn)入檢測(cè)瓶(10 )底部，檢測(cè)瓶(10 )上用橡膠塞(8 )密封，橡膠塞(8 )中插有一個(gè)石英晶體傳感器(6)和出氣管(9)，石英晶體傳感器(6)與振蕩電路(11)連接，振蕩電路(11)由直流電源(12)驅(qū)動(dòng)、并與頻率計(jì)數(shù)器(13)相連接，構(gòu)成一個(gè)完整的傳感檢測(cè)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的簡(jiǎn)易氨氣檢測(cè)裝置，其特征是兩個(gè)進(jìn)氣管(1、2)可獨(dú)立控制開(kāi)關(guān)，氮?dú)夂桶睔鈿鈽涌山惶孢M(jìn)入檢測(cè)瓶(10)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的簡(jiǎn)易氨氣檢測(cè)裝置，其特征是涂敷在石英晶體傳感器(6)上的涂膜材料是1:1的鹽酸吡多辛/聚氯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的簡(jiǎn)易氨氣檢測(cè)裝置，其特征是涂敷于石英晶體傳感器(6)上的涂膜材料鹽酸吡多辛/聚氯乙烯的量為5 45微克。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種簡(jiǎn)易氨氣檢測(cè)裝置，其特征是兩個(gè)進(jìn)氣管(1、2)合并成一路經(jīng)過(guò)干燥管(5)后進(jìn)入檢測(cè)瓶(10)底部，檢測(cè)瓶(10)上用橡膠塞(8)密封，所述橡膠塞(8)中插有一個(gè)石英晶體傳感器(6)和出氣管(9)，其中涂敷在石英晶體傳感器(6)上的涂膜材料為鹽酸吡多辛/聚氯乙烯，它可以通過(guò)氫鍵作用高靈敏、高選擇性地吸附氨氣分子，所述石英晶體傳感器(6)與振蕩電路(11)連接，振蕩電路(11)由直流電源(12)驅(qū)動(dòng)、并與頻率計(jì)數(shù)器(13)相連接，構(gòu)成一個(gè)完整的傳感檢測(cè)回路。該裝置制作簡(jiǎn)便，能準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)出環(huán)境大氣中氨氣的濃度，并能用于在線監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N5/02GK202661347SQ20122025899
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者曹忠, 周婷, 羅永豐, 曹婷婷, 肖忠良 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)