专利名称：乙醇气体静态检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种乙醇气体的静态检测装置，该装置能简单快速地检测出大气环境中的乙醇气体浓度。
背景技术：
乙醇的结构简式为C2H5OH,俗称酒精，是一种重要工业原料。它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，其蒸气遇明火、高热能引起燃烧爆炸，长期饮用可引起多发性神经病、慢性胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌损害及器质性精神病等，对人的半致死剂量LD50为13.7g/kg。在生产中长期接触高浓度乙醇可引起鼻、眼、粘膜刺激症状，以及头痛、发热、头晕、疲乏、易激动、震颤、恶心等，所以乙醇是一种危险化学品。美国职业安全与健康管理局(OSHA)则规定工厂车间中允许乙醇气体的最大浓度为1900mg/m3或lOOOppm。目前乙醇气体的检测方法主要有气相色谱法、分光光度法、红外光谱法、质谱方法等，这些仪器分析方法往往由于操作复杂、耗时长、样品用量大、使用条件苛刻等因素限制了其实际应用，因而本实用新型 提出了一种设备简易、操作方便的乙醇气体静态检测装置，可通过静态平衡吸附法方便、准确地测定出大气环境中的乙醇气体浓度。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种乙醇气体静态检测装置，该装置设备简易、操作方便，能在数分钟内准确地测定出乙醇气体的浓度。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种乙醇气体静态检测装置，该装置包括带阀门的进气管和出气管，氮气经过干燥器进入一个由超级恒温器控温的密闭检测瓶内，充满后由出气管排出，检测时关闭进气管和出气管；检测瓶瓶口用橡胶塞密封，橡胶塞上安装一个内置硅橡胶的不锈钢喷管，用微量进样器的针头穿过硅橡胶可向检测瓶内进样；由一个小型直流电源驱动的小风扇通过导线穿过橡胶塞，悬置于检测瓶底部；压电石英晶体传感器通过导线穿过橡胶塞悬置于检测瓶中部，并与TTL振荡器相连，TTL振荡器由直流电源驱动，并与频率计数器相连接，构成一个完整的传感检测回路。所述干燥器内放置的干燥剂为无水CaCl2。所述小风扇的材质是聚酯塑料，且驱动小风扇的小型直流电源的输出电压为f6V，驱动TTL振荡器的直流电源的输出电压为2 12V。而且，橡胶塞与检测瓶、进气管和出气管与橡胶塞都是紧密相连的，以此保证检测瓶的整体密闭性良好。所述压电石英晶体传感器包括AT切压电石英晶体，其双面为镀金或镀银金属电极。且所述镀金或镀银金属电极表面上的涂膜材料为邻苯二甲酸二丁酯膜层，邻苯二甲酸二丁酯膜层表面为C-乙基杯[4]连苯三酚芳烃膜层，其配比为0.f 10:1，它可以通过氢键作用高灵敏、高选择性地吸附乙醇气体。该装置通过静态平衡吸附法可方便、准确地测定出乙醇气体的浓度。整个装置由以上几个部件组装而成，易拆除更换，便于携带。其特征是静态检测装置的设计、AT切双面镀银或镀金压电石英晶体传感器的应用和对乙醇气体有特异吸附功能的C-乙基杯[4]连苯三酚芳烃/邻苯二甲酸二丁酯的使用，用量分别为5 50 μ g。其主要工作原理是乙醇气体能够选择性地吸附在所述敏感涂膜材料上，产生的细微小质量变化会使传感器的谐振频率发生变化，以频率变化值来计算所测气样中乙醇气体的浓度。在装置的设计上，氮气由进气管进入检测室，待测气样由微量进样器注入。氮气可以使吸附在C-乙基杯[4]连苯三酚芳烃/邻苯二甲酸二丁酯涂膜材料上的乙醇气体脱附，使传感器谐振频率恢复到初值。整个过程可以在几分钟内完成，随后就能用于下一次的检测，所以该装置能有效地缩短检测时间和简化操作过程。本实用新型的有益效果是，可以准确、快速地测定乙醇气体的浓度，且装置结构简单，检测过程省时省力，非常方便。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。附
图1是乙醇气体静态检测装置的示意图。附图2是涂膜压电石英晶体传感器的剖面示意图。附图1中，1.进气管，2.出气管，3.干燥器，4.超级恒温器，5.检测室，6.小风扇，7.压电石英晶体传感器，8.橡胶塞，9.硅橡胶，10.不锈钢喷管，11.微量进样器，
12.针头，13.小型直流电源，14.TTL振荡器，15.直流电源，16.频率计数器。附图2中，71.AT切压电石英晶体，72.镀金或镀银金属电极，73.邻苯二甲酸二丁酯膜层，74.C-乙基杯[4]连苯三酚芳烃膜层。
具体实施方式
如图1所示，氮气经过干燥器3`后进入一个由超级恒温器4控温的密闭检测瓶5内，一个小型直流电源13 (输出电压为3V)驱动的小风扇6悬置于检测瓶5底部,检测瓶5瓶口用橡胶塞8密封，橡胶塞8上安装一个不锈钢喷管10，喷管内放置硅橡胶9供微量进样器11进样用，AT切双面镀银压电石英晶体传感器7由密闭检测瓶5引出，与由直流电源15(输出电压为5V)驱动的TTL振荡器14相连，TTL振荡器14再与频率计数器16相连接，构成一个完整的传感检测回路。其中，AT切压电石英晶体71的镀银金属电极72表面上的涂膜材料为24 μ g邻苯二甲酸二丁酯膜层73，邻苯二甲酸二丁酯膜层73表面为8 μ g C-乙基杯[4]连苯三酚芳烃膜层74，两者配比为3:1。要提到的是，石英晶体传感器上的涂膜材料C-乙基杯[4]连苯三酚芳烃/邻苯二甲酸二丁酯是此传感检测的关键物质，它可以通过氢键作用对乙醇气体进行高灵敏地选择性吸附。橡胶塞与检测室、进出气管与橡胶塞都是紧密相连的，以此保证检测室的整体密闭性良好。具体检测的操作过程如下:1.首先打开电源，使TTL振荡器14起振，此时频率计数器16会显示出振荡的频率，然后打开氮气进气管I和出气管2，待频率显示稳定后关闭进气管I和出气管2，记录下初始频率值F1 ；2.通过微量进样器11向检测瓶5内快速注入乙醇气样，待频率稳定后记录下频
率值F2 ；3.每个气样的频率响应值(AF)可由下式得出=AF=F1-F2，把Λ F代入到相应的工作曲线方程中，即可计算出气样中乙醇气体的浓度值；[0018]4.检测完毕后打开氮气进气管I和出气管2，使频率计数器16显示频率恢复到初始频率值F1，然后关闭所有气路，以备下次检测用。本实用新型可以应用于环境大气中乙醇气体的静态分析检测。所使用的压电石英晶体传感器具有灵敏响应特性，能及时反映出被检测乙醇气体的浓度。只要将乙醇气样注入密闭检测瓶，就 可以达到快速、准确检测乙醇气体的目的。
权利要求1.一种乙醇气体静态检测装置，该装置包括带阀门的进气管(I)和出气管(2)，氮气经过干燥器(3 )进入一个由超级恒温器(4)控温的密闭检测瓶(5 )内，充满后由出气管(2 )排出，检测时关闭进气管(I)和出气管(2);检测瓶(5)瓶口用橡胶塞(8)密封，橡胶塞(8)上安装一个内置硅橡胶(9)的不锈钢喷管(10)，用微量进样器(11)的针头(12)穿过硅橡胶(9)可向检测瓶(5)内进样；由一个小型直流电源(13)驱动的小风扇(6)通过导线穿过橡胶塞(8)，悬置于检测瓶(5)底部；压电石英晶体传感器(7)通过导线穿过橡胶塞(8)悬置于检测瓶(5)中部，并与TTL振荡器(14)相连，TTL振荡器(14)由直流电源(15)驱动，并与频率计数器(16)相连接，构成一个完整的传感检测回路。
2.根据权利要求1所述的乙醇气体静态检测装置，其特征是:干燥器(3)内放置的干燥剂为无水CaCl2。
3.根据权利要求1所述的乙醇气体静态检测装置，其特征是:小风扇(6)的材质是聚酯塑料，且驱动小风扇(6)的小型直流电源(13)的输出电压为1 6V。
4.根据权利要求1所述的乙醇气体静态检测装置，其特征是:驱动TTL振荡器(14)的直流电源(15)的输出电压为2 12V。
5.根据权利要求1所述的乙醇气体静态检测装置，其特征是:所述压电石英晶体传感器(7 )包括AT切压电石英晶体(71)，其双面为镀金或镀银金属电极(72 )。
6.根据权利要求5所述的乙醇气体静态检测装置，其特征是:所述镀金或镀银金属电极(72)表面上的涂膜材料为邻苯二甲酸二丁酯膜层(73)，邻苯二甲酸二丁酯膜层(73)表面为C-乙基杯[4]连苯三酚芳 烃膜层(74)。
专利摘要本实用新型公开了一种乙醇气体静态检测装置，该装置包括带阀门的进气管(1)和出气管(2)，氮气经过干燥器(3)进入一个由超级恒温器(4)控温的密闭检测瓶(5)，瓶口密封用橡胶塞(8)上安装一个内置硅橡胶(9)的不锈钢喷管(10)，用微量进样器(11)进样；压电石英晶体传感器(7)悬置于检测瓶(5)中部，与TTL振荡器(14)和频率计数器(16)相连，构成传感检测回路。其中，压电石英晶体传感器(7)上的涂膜材料为邻苯二甲酸二丁酯膜层(73)和C-乙基杯[4]连苯三酚芳烃膜层(74)，通过氢键作用吸附乙醇气体。该装置通过静态平衡吸附法可方便、准确地检测出大气环境中的乙醇气体浓度。
文档编号G01N5/02GK203148804SQ20132016624
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者曹忠, 周婷, 曹婷婷, 高妮, 吴玲 申请人:长沙理工大学