二氧化氮检测装置及检测方法
【专利摘要】本发明提供一种二氧化氮检测装置及检测方法。二氧化氮检测装置，包括第一盖板和第二盖板，第一盖板和第二盖板之间形成密闭的反应腔，反应腔中设置有亲水膜，亲水膜贴在第一盖板上，第一盖板上还设置有与反应腔连通的进气通道和出气通道，进气通道和出气通道位于亲水膜的两侧，第一盖板上还设置有与反应腔连通进液通道和出液通道，亲水膜遮盖住进液通道和出液通道的端口；第二盖板上位于反应腔的部分还开设有观察窗，观察窗与反应腔之间还设置有玻璃片，观察窗中设置有光电传感器。通过光电传感器检测气液反应产生的光以获得二氧化氮的浓度，提高二氧化氮检测装置的检测精度和可靠性。
【专利说明】二氧化氮检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体检测装置，尤其涉及一种二氧化氮检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]二氧化氮是大气中的主要污染物之一，它的光解是对流层臭氧的重要来源，与羟基自由基的反应产物硝酸则是形成酸雨的主要原因之一，也可以与大气有机过氧自由基反应生成有机氮化合物造成区域环境问题。二氧化氮对人体呼吸道系统有刺激作用，可诱发支气管炎、哮喘等呼吸道疾病。大气中的二氧化氮主要来自于化石燃料燃烧、汽车尾气及工业排放废气等人为污染，准确测定环境大气中的二氧化氮对于了解大气污染机制，判断大气污染程度，确定污染来源，进行空气质量预警，以及帮助制定合理的城市规划建设等都具有重要意义。现有技术中的二氧化氮检测装置中大都使用电化学传感器，而电化学传感器都存在灵敏度度低、稳定性差等缺点，导致现有技术中的二氧化氮检测装置的检测精度较低、可靠性较差。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种二氧化氮检测装置及检测方法，解决现有技术中二氧化氮检测装置的检测精度较低、可靠性较差的缺陷，实现提高二氧化氮检测装置的检测精度和可靠性。
[0004]本发明提供的技术方案是，一种二氧化氮检测装置，包括第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和所述第二盖板固定连接在一起，所述第一盖板和所述第二盖板之间形成密闭的反应腔，所述反应腔中设置有亲水膜，所述亲水膜贴在所述第一盖板上，所述第一盖板上还设置有与所述反应腔连通的进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道位于所述亲水膜的两侧，所述第一盖板上还设置有与所述反应腔连通进液通道和出液通道，所述亲水膜遮盖住所述进液通道和所述出液通道的端口 ；所述第二盖板上位于所述反应腔的部分还开设有观察窗，所述观察窗与所述反应腔之间还设置有玻璃片，所述观察窗中设置有光电传感器。
[0005]进一步的，所述进液通道中还设置有缓冲网布。
[0006]进一步的，所述缓冲网布位于所述进液通道的端口处并贴靠在所述亲水膜上。
[0007]进一步的，所述亲水膜竖直放置，所述亲水膜的两侧设置有胶条，所述胶条固定在所述第一盖板上，所述亲水膜固定在两条所述胶条之间。
[0008]进一步的，所述玻璃片夹在所述第一盖板和所述第二盖板之间，所述玻璃片与所述第一盖板和所述第二盖板之间分别设置有密封圈。
[0009]进一步的，所述亲水膜为丝绸、纯棉布、玻璃纤维滤膜或聚丙烯热风无纺布。
[0010]本发明还提供一种二氧化氮检测方法，采用上述的二氧化氮检测装置，具体步骤包括:
步骤1、出气通道连接真空泵，在真空泵的作用下，待检测气体从进气通道进入到反应腔中，并从出气通道抽出至反应腔外；
步骤2、进液通道连接蠕动泵，在蠕动泵的作用下，试剂从进液通道进入到反应腔中并在重力的作用下均匀扩散到亲水膜上，待检测气体中的二氧化氮气体与亲水膜上的试剂发生表面化学发光反应；同时，出液通道连接有蠕动泵或真空泵，在蠕动泵或真空泵的作用下，亲水膜下端反应过的试剂通过出液通道抽出至反应腔外；
步骤3、光电传感器检测亲水膜表面化学发光反应产生的光信号，以输出二氧化氮浓度相对应的电信号，电信号经计算机计算处理后转换为二氧化氮浓度数值；
其中，试剂为含有鲁米诺与亚硫酸钠的混合溶液，混合溶液的PH值为12?13，鲁米诺的浓度为0.4XKT4 mol/L?L2X10-3 mol/L，亚硫酸钠的浓度为1.5 X 1(T2 mol/L?
3.5 X 1(T2 mol/L。
[0011]本发明提供的二氧化氮检测装置及检测方法，通过基于气液相表面化学发光原理，二氧化氮进入到反应腔中后能够有效的加强气液反应，同时通过光电传感器检测气液反应产生的光以获得二氧化氮的浓度，极大的提高了检测的响应速度和灵敏度，同时也保证了检测的稳定性；另外，试剂通过亲水膜能够更加快速均匀的扩散开，更有利于二氧化氮与试剂进行充分气液反应，提高二氧化氮检测装置的检测精度和可靠性。另外，二氧化氮检测装置的结构简单以外出携带，用于不同场合下的二氧化氮气体浓度检测，尤其适用于环境大气、烟气排放等气体样品中的二氧化氮气体实时在线监测以及土壤挥发气体中的超低浓度二氧化氮气体检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本发明二氧化氮检测装置实施例的结构示意图；
图2为本发明二氧化氮检测装置实施例的剖视图。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]如图1-图2所示，本实施例二氧化氮检测装置，包括第一盖板I和第二盖板2，第一盖板I和第二盖板2固定连接在一起,第一盖板I和第二盖板2之间形成密闭的反应腔10，反应腔10中设置有亲水膜3，亲水膜3贴在第一盖板I上，第一盖板I上还设置有与反应腔10连通的进气通道11和出气通道12，进气通道11和出气通道12位于亲水膜3的两侧，第一盖板I上还设置有与反应腔10连通进液通道13和出液通道14，亲水膜3遮盖住进液通道13和出液通道14的端口 ；第二盖板2上位于反应腔10的部分还开设有观察窗(未图示)，观察窗与反应腔10之间还设置有玻璃片4，观察窗中设置有光电传感器5。[0016]具体而言，本实施例二氧化氮检测装置在反应腔10中设置有亲水膜3，进液通道13能够将试剂输送到反应腔10中，并且试剂在重力作用下能够在亲水膜3上快速均匀的扩散开，而进气通道11将待检测的气体输送至反应腔10中，待检测的气体中的二氧化氮将与试剂发生表面化学发光反应，而光电传感器5将检测光信号并转化为电信号输出，光电传感器5输出的电信号通过，计算处理后便可以转换为二氧化氮浓度数值。相比于采用电化学传感器，本实施例中的光电传感器5能够更加精准的检测出二氧化氮的浓度，并且具有较高的灵敏度和稳定性；同时，本实施例二氧化氮检测装置基于气液相表面化学发光原理，通过检测二氧化氮与试剂发生表面化学发光反应产生的光进行检测二氧化氮的浓度，在检测过程中仅有二氧化氮能够与对应的试剂发生表面化学发光反应，不会受其他物质的影响，从而能够更加准确的检测二氧化氮的浓度。
[0017]进一步的，为了避免进液通道13输出的试剂对亲水膜3产生过大的冲击力，进液通道13中还设置有缓冲网布131。具体的，进液通道13输出的试剂经过缓冲网布131才进入到反应腔10中，可以有效的减缓试剂的流速，以减小试剂对亲水膜3产生的冲击力；同时，由于试剂流速降低，能够确保试剂更加均匀的在亲水膜3上扩散。优选的，缓冲网布131位于进液通道13的端口处并贴靠在亲水膜3上，具体的，试剂经过缓冲网布131减速缓冲后，直接进入到亲水膜3上，缓冲网布131将增大试剂进入到亲水膜3的面积，以使试剂更加均匀的在亲水膜3上扩散。而为了方便牢固的固定亲水膜3，亲水膜3竖直放置，亲水膜3的两侧设置有胶条31，胶条31固定在第一盖板I上，亲水膜3固定在两条胶条31之间。具体的，胶条31能够对亲水膜3起到缓冲和支撑的作用，确保亲水膜3更加牢固的固定在第一盖板I表面上。
[0018]又进一步的，为了提高本实施例二氧化氮检测装置的密封性能，本实施例中的玻璃片4夹在第一盖板I和第二盖板2之间，玻璃片4与第一盖板I和第二盖板2之间分别设置有密封圈41。优选的，本实施例中的亲水膜3为丝绸、纯棉布、玻璃纤维滤膜或聚丙烯热风无纺布等高浸润性、高扩散性的薄膜，优选的，采用丝绸，亲水膜3使用丝绸，试剂在丝绸上的浸润扩散速度快、分布均匀，且丝绸在液体的试剂浸润后不发生形变，使得化学发光反应信号平稳、稳定、重现性好；丝绸对试剂的吸附小且易于冲洗。
[0019]本发明还提供一种二氧化氮检测方法，采用上述的二氧化氮检测装置，具体步骤包括:
步骤1、出气通道连接真空泵，在真空泵的作用下，待检测气体从进气通道进入到反应腔中，并从出气通道抽出至反应腔外；
步骤2、进液通道连接蠕动泵，在蠕动泵的作用下，试剂从进液通道进入到反应腔中并在重力的作用下均匀扩散到亲水膜上，待检测气体中的二氧化氮气体与亲水膜上的试剂发生表面化学发光反应；同时，出液通道连接有蠕动泵或真空泵，在蠕动泵或真空泵的作用下，亲水膜下端反应过的试剂通过出液通道抽出至反应腔外；
步骤3、光电传感器检测亲水膜表面化学发光反应产生的光信号，以输出二氧化氮浓度相对应的电信号，电信号经计算机计算处理后转换为二氧化氮浓度数值。其中，试剂为含有鲁米诺与亚硫酸钠的混合溶液，混合溶液的PH值为12?13，鲁米诺的浓度为0.4X IO-4mol/L ?1.2X1(T3 mol/L，亚硫酸钠的浓度为 1.5X 1(T2 mol/L ?3.5X1(T2 mol/L。优选的，鲁米诺浓度:1.0X l(T4mol/L，Na2SO3 浓度:2.5 X (T2 mol/L, pH 值为 12.10 而试剂 PH 值的调节可以通过向混合溶液中添加氢氧化钾或氢氧化钠等碱性物质进行调节。
[0020]本发明提供的二氧化氮检测装置及检测方法，通过基于气液相表面化学发光原理，二氧化氮进入到反应腔中后能够有效的加强气液反应，同时通过光电传感器检测气液反应产生的光以获得二氧化氮的浓度，极大的提高了检测的响应速度和灵敏度，同时也保证了检测的稳定性；另外，试剂通过亲水膜能够更加快速均匀的扩散开，更有利于二氧化氮与试剂进行充分气液反应，提高二氧化氮检测装置的检测精度和可靠性。另外，二氧化氮检测装置的结构简单以外出携带，用于不同场合下的二氧化氮气体浓度检测，尤其适用于环境大气、烟气排放等气体样品中的二氧化氮气体实时在线监测以及土壤挥发气体中的超低浓度二氧化氮气体检测。
[0021]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种二氧化氮检测装置，其特征在于，包括第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和所述第二盖板固定连接在一起，所述第一盖板和所述第二盖板之间形成密闭的反应腔，所述反应腔中设置有亲水膜，所述亲水膜贴在所述第一盖板上，所述第一盖板上还设置有与所述反应腔连通的进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道位于所述亲水膜的两侧，所述第一盖板上还设置有与所述反应腔连通进液通道和出液通道，所述亲水膜遮盖住所述进液通道和所述出液通道的端口 ；所述第二盖板上位于所述反应腔的部分还开设有观察窗，所述观察窗与所述反应腔之间还设置有玻璃片，所述观察窗中设置有光电传感器。
2.根据权利要求1所述的二氧化氮检测装置，其特征在于，所述进液通道中还设置有缓冲网布。
3.根据权利要求2所述的二氧化氮检测装置，其特征在于，所述缓冲网布位于所述进液通道的端口处并贴靠在所述亲水膜上。
4.根据权利要求1所述的二氧化氮检测装置，其特征在于，所述亲水膜竖直放置，所述亲水膜的两侧设置有胶条，所述胶条固定在所述第一盖板上，所述亲水膜固定在两条所述胶条之间。
5.根据权利要求1所述的二氧化氮检测装置，其特征在于，所述玻璃片夹在所述第一盖板和所述第二盖板之间，所述玻璃片与所述第一盖板和所述第二盖板之间分别设置有密封圈。
6.根据权利要求1-5任一所述的二氧化氮检测装置，其特征在于，所述亲水膜为丝绸、纯棉布、玻璃纤维滤膜或聚丙烯热风无纺布。
7.—种二氧化氮检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的二氧化氮检测装置，具体步骤包括: 步骤1、出气通道连接真空泵，在真空泵的作用下，待检测气体从进气通道进入到反应腔中，并从出气通道抽出至反应腔外； 步骤2、进液通道连接蠕动泵，在蠕动泵的作用下，试剂从进液通道进入到反应腔中并在重力的作用下均匀扩散到亲水膜上，待检测气体中的二氧化氮气体与亲水膜上的试剂发生表面化学发光反应；同时，出液通道连接有蠕动泵或真空泵，在蠕动泵或真空泵的作用下，亲水膜下端反应过的试剂通过出液通道抽出至反应腔外； 步骤3、光电传感器检测亲水膜表面化学发光反应产生的光信号，以输出二氧化氮浓度相对应的电信号，电信号经计算机计算处理后转换为二氧化氮浓度数值； 其中，试剂为含有鲁米诺与亚硫酸钠的混合溶液，混合溶液的PH值为12?13，鲁米诺的浓度为0.4X10-4 mol/L?L2X10-3 mol/L，亚硫酸钠的浓度为1.5 X 1(T2 mol/L?`3.5 X 1(T2 mol/L。
【文档编号】G01N21/76GK103558212SQ201310592457
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】王竹青, 郑轶, 夏卫平, 巩小东, 吕婧 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所