一種新型的氨氣濃度檢測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及污染物檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的氨氣濃度檢測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，包括京滬在內(nèi)的我國黃淮海平原和長江三角洲多地持續(xù)出現(xiàn)大霧和灰霾天氣，嚴重影響了居民的日常生活。其中一個最重要的因素，就是大氣中顆粒物PM2.5的超標，這引發(fā)了公眾對空氣質(zhì)量對健康造成影響的嚴重擔憂。作為大氣中唯一的堿性氣體，氨氣在于與二氧化硫、氮氧化物等酸性物質(zhì)反應生成的銨鹽，形成了霧霾中最主要的兩種銨鹽一一硫酸銨、硝酸銨，在平時天氣中，兩者的質(zhì)量濃度總和大約占PM2.5的10%?20 %以下，但在重污染天里，則劇升至40 %?50 %以上。因此，氨氣濃度的檢測對于PM2.5的檢測和防治十分重要。
[0003]現(xiàn)有常用氨氣濃度檢測方法主要包括濾膜法和擴散管法。但是這兩種方法都需要較長采樣時間，操作過程繁瑣，且消耗試劑較多，不利于連續(xù)檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種新型的氨氣濃度檢測儀，使其能夠連續(xù)檢測氨氣濃度，并且可以實現(xiàn)檢測儀的微型化，從而有效減少試劑消耗量，達到節(jié)能便攜的目的。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種新型的氨氣濃度檢測儀，包括氨氣吸收裝置4，所述氨氣吸收裝置4的氣體入口和空氣栗I連接，通過空氣栗I向其內(nèi)注入含氨空氣，氨氣吸收裝置4的液體入口和第一液體栗2連接，通過第一液體栗2向其內(nèi)注入吸收溶液;所述氨氣吸收裝置4的液體出口連接微混合器5入口，微混合器5入口還連接第二液體栗3，通過第二液體栗3向微混合器5內(nèi)注入熒光試劑;所述微混合器5出口依次連接微反應器6和FEP管7，F(xiàn)EP管7—側(cè)設(shè)置LED光源8，且FEP管7和LED光源8間設(shè)置濾光片9，F(xiàn)EP管7另一側(cè)設(shè)置光電轉(zhuǎn)換器10，光電轉(zhuǎn)換器10依次連接A/D轉(zhuǎn)換器11和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12。
[0007]所述空氣栗1、第一液體栗2、第二液體栗3、氨氣吸收裝置4、微混合器5、微反應器
6、FEP管7之間的連接均以PTFE管相連，避免氨氣吸附。
[0008]所述氨氣吸收裝置4采用兩塊有機玻璃制成，兩塊有機玻璃相對面開有氣體通道和液體通道，其中氣體通道在上部，液體通道在下部;上方有機玻璃的上部為氣體入口即含氨空氣入口，下方有機玻璃的下部為液體入口即吸收溶液入口 ；氣體通道的長度比液體通道長度長10mm，確保氣流形成比較穩(wěn)定的層狀流;液體通道的底部通過放置棉紗網(wǎng)來形成親水表面，濃度5mmol/L的稀硫酸溶液作為吸收溶液由下方液體入口進入，在親水表面上形成一層極薄的液膜，從而與氣相一起形成穩(wěn)定的分層流。
[0009]所述微混合器5為Y型微通道，采用PDMS材料制成，粘接在玻璃基底上;通道底部設(shè)置有一系列“V”型凸起紋路，加快流體混合。
[0010]所述氨氣吸收裝置(4)中的氣液流速比為224:1。
[0011 ]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0012]1、將含氨空氣和吸收溶液注入氨氣吸收裝置中，形成氣液分層流。將空氣中的氨氣吸收入酸性吸收溶液中。相對于空氣中的氨氣濃度，水樣中的銨根離子更容易檢測，且精確度更高。通過檢測溶液中的銨根離子濃度，計算出空氣中的氨氣濃度。
[0013]2、優(yōu)化設(shè)計氨氣吸收裝置中的氣液流速，使?jié)舛容^低的氨氣濃縮到少量的吸收溶液中。水樣中銨根離字濃度檢測下限已知，通過提高氨氣的濃縮比，從而提高氨氣濃度的檢測下限。
[0014]3、設(shè)計微型混合器和反應器，使檢測儀微型化，實現(xiàn)了檢測儀的便攜性。同時極大地減少了試劑的消耗量，有利于節(jié)能減排。
[0015]4、利用LED光源作為熒光檢測的激發(fā)光源，利用光電轉(zhuǎn)換器將檢測的光信號轉(zhuǎn)化為電信號。有效縮小了檢測部件的體積，且極大的降低了光源的能耗。
[0016]5、通過優(yōu)化氨氣吸收裝置中的氣液流速比，使空氣中的氨氣被快速濃縮到吸收溶液中，同時優(yōu)化設(shè)計微混合器和微反應器，縮短檢測時間，實現(xiàn)檢測儀的連續(xù)檢測。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型一種新型氨氣濃度檢測儀的系統(tǒng)示意圖。
[0018]圖2為本實用新型一種新型氨氣濃度檢測儀的氨氣吸收裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本實用新型一種新型氨氣濃度檢測儀的微混合器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本實用新型一種新型氨氣濃度檢測儀的熒光檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0022]如圖1所示，空氣栗I將待測含氨空氣注入氨氣吸收裝置4，第一液體栗2將5mmol/L的稀硫酸溶液作為吸收溶液注入氨氣吸收裝置4，在氨氣吸收裝置4中形成穩(wěn)定的氣液分層流，空氣中的氨氣不斷通過相界面被吸收溶液中的稀硫酸吸收。吸收完全后的待測溶液進入微混合器5，與第二液體栗3注入的熒光試劑混合。熒光試劑由鄰苯二甲醛溶液、磷酸氫二鈉PH緩沖劑和亞硫酸鈉溶液按一定比例混合而成，放入棕色試劑瓶在4°C條件下避光保存。充分混合后的溶液進入微反應器6。微反應器6為一段螺旋毛細不銹鋼管，管外壁纏繞電加熱絲。確保微反應器內(nèi)的混合溶液在較高溫度下進行熒光反應生成熒光物質(zhì)。反應完全后的溶液進入FEP管7，LED光源8所發(fā)射的激發(fā)光通過濾光片9濾去雜光后垂直照射在管內(nèi)的熒光物質(zhì)上，熒光物質(zhì)在激發(fā)光的作用下發(fā)射出425nm波長的熒光，發(fā)射熒光被光電轉(zhuǎn)換器10檢測到，并將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。所得到的電信號被A/D轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12采集。利用標準氯化銨溶液標定信號大小所對應的銨根離子濃度，擬合出信號大小與銨根離子濃度對應的曲線，并利用所得到的曲線測量溶液中銨根離子濃度。利用氨氣吸收裝置中已知的氣體流速和吸收溶液流速之比，折算出空氣中氨氣的濃度。
[0023]如圖2所示，氨氣吸收裝置4由有機玻璃制成，其內(nèi)部為一矩形通道，通道寬W，高H，長度L。氣液出入口直徑1.2mm，與內(nèi)徑1.5mmol/L的FEP管相連。含氨空氣從上方進入，吸收溶液從下方進入。氣體通道的長度比液體通道長度長10mm，確保氣流形成比較穩(wěn)定的層狀流。液體通道的底部通過放置親水薄膜材料來形成親水表面，濃度5mmol/L的稀硫酸溶液作為吸收溶液由下方液體入口進入，在親水表面上形成一層極薄的液膜，從而與氣相一起形成穩(wěn)定的分層流。在流動過程中，氣相中的氨氣不斷被吸收溶液吸收，當?shù)竭_出口時，氣相中的氨氣被完全吸收到吸收溶液中。
[0024]如圖3所示，微混合器5被設(shè)計成Y型微通道形式，由PDMS材料構(gòu)成，粘接在玻璃基底上。在通道底部設(shè)計有一系列“V”型凸起紋路，加快流體混合。待檢測溶液和熒光試劑由Y型微通道的兩端注入，在通道內(nèi)被充分混合。通過微通道出口流出，進入微反應器6進行反應。
[0025]如圖4所示，在聚甲醛黑色方塊中央鉆一豎直通孔，透明FEP管7插入該通孔中作為溶液通道。在黑色方塊上垂直FEP的方向上鉆兩個螺紋孔，利用通孔螺栓將LED光源8和濾光片9固定在FEP管7的右側(cè)，使LED光源8發(fā)射的激發(fā)光能透過濾光片9垂直照射在FEP管7內(nèi)。利用通孔螺栓將光電轉(zhuǎn)換器10固定在FEP管7的右側(cè)，使光電轉(zhuǎn)換器10能正對的接收到FEP管內(nèi)熒光物質(zhì)所發(fā)射出的熒光。
【主權(quán)項】
1.一種新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于:所述檢測儀包括氨氣吸收裝置(4)，所述氨氣吸收裝置(4)的氣體入口和空氣栗(I)連接，通過空氣栗(I)向其內(nèi)注入含氨空氣，氨氣吸收裝置(4)的液體入口和第一液體栗(2)連接，通過第一液體栗(2)向其內(nèi)注入吸收溶液；所述氨氣吸收裝置(4)的液體出口連接微混合器(5)入口，微混合器(5)入口還連接第二液體栗(3)，通過第二液體栗(3)向微混合器(5)內(nèi)注入熒光試劑;所述微混合器(5)出口依次連接微反應器(6)和FEP管(7)，F(xiàn)EP管(7) 一側(cè)設(shè)置LED光源(8)，且FEP管(7)和LED光源(8)間設(shè)置濾光片(9)，F(xiàn)EP管(7)另一側(cè)設(shè)置光電轉(zhuǎn)換器(10)，光電轉(zhuǎn)換器(10)依次連接A/D轉(zhuǎn)換器(11)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(12)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于:所述空氣栗(1)、第一液體栗(2)、第二液體栗(3)、氨氣吸收裝置(4)、微混合器(5)、微反應器(6)、FEP管(7)之間的連接均以PTFE管相連，避免氨氣吸附。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于:所述氨氣吸收裝置(4)采用兩塊有機玻璃制成，兩塊有機玻璃相對面開有氣體通道和液體通道，其中氣體通道在上部，液體通道在下部;上方有機玻璃的上部為氣體入口即含氨空氣入口，下方有機玻璃的下部為液體入口即吸收溶液入口；氣體通道的長度比液體通道長度長10mm，確保氣流形成比較穩(wěn)定的層狀流;液體通道的底部通過放置親水薄膜材料來形成親水表面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于:所述吸收溶液采用濃度5mmo 1/L的稀硫酸溶液。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于:所述微混合器(5)為Y型微通道，采用PDMS材料制成，粘接在玻璃基底上;通道底部設(shè)置有一系列“V”型凸起紋路，加快流體混合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于:所述氨氣吸收裝置(4)中的氣液流速比為224:1。
【專利摘要】一種新型的氨氣濃度檢測儀，該檢測儀包括空氣泵、第一液體泵、第二液體泵、氨氣吸收裝置、微混合器、微反應器、FEP管、LED光源、濾光片、光電轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；本實用新型基于微流體技術(shù)和LED光源檢測技術(shù)，能夠快速檢測空氣中氨氣濃度；與傳統(tǒng)設(shè)備相比，有效縮短了檢測時間，減少了檢測試劑消耗，降低了設(shè)備價格，實現(xiàn)了便攜、快速檢測的目的；該檢測儀可用于監(jiān)測工廠、居民區(qū)、農(nóng)場等處的氨氣濃度，具有廣闊的應用前景。
【IPC分類】G01N21/64
【公開號】CN205374309
【申請?zhí)枴緾N201521133117
【發(fā)明人】劉心仕, 趙凱, 薛康康, 劉明, 種道彤
【申請人】西安交通大學
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月30日