专利名称：简易甲醇气体检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测甲醇气体浓度的简易装置，该装置能简单快速地检测出工业污染物中的甲醇气体浓度。
背景技术：
甲醇是一种易发生中毒事故的危险化学品，有较强的毒性，能被皮肤吸收和口腔 吸入，对人体中枢神经系统有麻醉作用，并对视神经和视网膜有特殊选择作用，可致代谢性 酸中毒，甲醇摄入量超过4g就会出现中毒反应，误服一小杯超过IOg就能造成双目失明，致 死剂量为70ml。在可查的专利中都是针对液体物质中微量甲醇含量的检测(98237260.4， 03216619. 2,200510128862. 3,200620134244. X, 200710111912. 6)，而针对这种对人体有害 的工业污染物气体的快速检测装置则属于空白。在生产甲醇及使用甲醇的工作车间，我国 有关部门规定，空气中允许甲醇的最大浓度为50mg/m3，美国职业安全与健康管理局(OSHA) 则规定为260mg/m3。目前甲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 等，但是色谱、光谱等仪器分析方法设备昂贵、操作复杂、费时费力。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种简单的甲醇气体检测装置，该装置设 备简易、操作简单，能在数分钟内准确地检测出甲醇气体的浓度。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种能检测甲醇气体的装置， 该装置包括两个进气管路和一个出气管路，所述的进气管合并成一路通过干燥管进入检测 瓶，检测瓶上用橡胶塞密封，所述橡胶塞中插有一个石英晶体传感器和所述的出气管，涂敷 在传感器上的涂膜材料是间苯二酚杯[4]芳烃(全名为2，8，14，20_四乙基_4，6，10，12， 16，18，22，24-八羟基杯[4]芳烃)，所述石英晶体传感器与晶体管-晶体管-逻辑(TTL) 振荡电路连接，所述振荡电路与频率计数器连接，构成一个传感检测回路。其特征是装置的 设计、石英晶体传感器的应用和对甲醇有特异吸附功能的涂膜物质间苯二酚杯[4]芳烃的 使用。整个装置由以上几个部件组装而成，易拆除更换，便于携带。其主要工作原理是甲 醇气体能选择性地吸附在涂膜物质上，产生的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甲醇气体的浓度。在装置的设计上，氮气和甲醇试样的两个进气管路可独立开关，氮气和甲醇试样 可交替进入检测瓶内。氮气可以使吸附在所述杯[4]芳烃上的甲醇气体脱附，使传感器谐 振频率恢复到初值。整个过程在十分钟以内就可以完成，随后就能继续用于下一次的检测， 所以该装置能有效地减少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、快速地测定甲醇气体的浓度，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。
图1是简易甲醇气体检测装置的示意图。图2是传感器的频率变化值(以Hz表示)与甲醇气体对应浓度(ppm)的关系曲 线图。图3是对甲醇气体分子有特定选择性吸附功能的间苯二酚杯[4]芳烃的分子结构。图1中1.气样进气管，2.氮气进气管，3.气样进气管开关，4.氮气进气管开关， 5干燥管(内填充无水CaCl2)，6.石英晶体传感器，7.出气管开关，8.橡胶塞，9.出气管， 10.检测瓶，11.振荡电路，12.频率计数器。图2是把21微克的间苯二酚杯[4]芳烃涂敷于石英晶体传感器上，通过加入标准 样品的甲醇气体可得到甲醇气体浓度与响应频率变化值的工作曲线，该曲线方程为y = 223. 65x-13. 51其中y表示甲醇的浓度(ppm)，x表示频率变化值AF(Hz)。上述工作曲线是在室 温25 °C时绘制的。
具体实施方式
如图1中所示，两个进气管1、2合并成一路经过干燥管5后进入检测瓶10底部， 检测瓶10可以是玻璃制的，也可以是塑料制的，大小可取500毫升。检测瓶10上用橡胶塞 8密封，橡胶塞8中插有一个石英晶体传感器6和出气管9，石英晶体传感器6与振荡电路 11连接，振荡电路11再与频率计数器12相连接，这样就方便地组装成一个完整的传感检测 回路。要提到的是，石英晶体传感器6上所述涂层材料间苯二酚杯[4]芳烃是此传感检测 的关键物质，它可以通过超分子作用对甲醇气体进行高灵敏地选择性吸附。橡胶塞8与检 测瓶10、出气管9与橡胶塞8都是紧密连接的，以此保证检测瓶10的整体密封性良好。具体检测的操作过程如下1.首先打开电源，使振荡电路11起振，此时频率计数器12会显示出振荡的频率， 然后打开氮气进气管开关4和出气管开关7，待其频率显示稳定时关闭氮气进气管开关4和 出气管开关7，记录下初始频率值& ；2.然后打开气样进气管开关3和出气管开关7，通入甲醇气样，待频率计数器12 显示稳定时，关闭气样进气管开关3和出气管开关7，记录下频率值F2 ；3.每个气样的频率响应值(AF，Hz)可由下式得出-AFzFfFyffi A F代入到图 2的工作曲线方程中，即可算出气样中甲醇气体的浓度值；4.检测完毕后，打开出气管开关7和氮气进气管开关4，使频率计数器12显示频 率恢复到初始频率值然后关闭所有气路，以备下次检测用。本实用新型可以应用于甲醇工业生产、使用等过程中有可能发生甲醇安全事故的 泄漏点的监测，以保证车间操作人员的生命健康。只要将气样管路连接至这些易发生安全 事故的泄漏点，就可以及时地对甲醇气体的浓度进行灵敏、快速地检测。
权利要求一种甲醇气体检测装置，其特征在于，它包括有两个进气管路(1、2)和一个出气管路(9)，一个内填充无水CaCl2的干燥管(5)，一个石英晶体传感器(6)，涂敷在传感器上的涂膜材料间苯二酚杯[4]芳烃，一个橡胶塞(8)，一个检测瓶10，一个TTL振荡电路(11)和一个频率计数器(12)。
2.根据权利要求1所述的甲醇气体检测装置，其特征是两个进气管路(1、2)可独立 控制开关，氮气和甲醇试样可交替进入检测瓶(10)内。
3.根据权利要求1所述的甲醇气体检测装置，其特征是石英晶体传感器(6)与TTL振 荡电路(11)相连接，振荡电路再与频率计数器(12)连接，构成一个完整的传感检测回路， 并用此传感回路达到灵敏地检测甲醇的目的。
4.根据权利要求1所述的甲醇气体检测装置，其特征是涂敷在石英晶体传感器(6) 上的敏感涂膜材料间苯二酚杯[4]芳烃，它可以通过超分子作用高灵敏、高选择性地吸附 甲醇气体分子。
5.根据权利要求4所述的敏感涂膜材料间苯二酚杯[4]芳烃，其特征是其涂敷于石 英晶体传感器(6)上的量为17-25微克之间时的检测效果最佳。
专利摘要本实用新型公开了一种简易甲醇气体检测装置，该装置两个进气管1、2合并成一路经过干燥管5后进入检测瓶10底部，检测瓶10上用橡胶塞8密封，橡胶塞8中插有一个石英晶体传感器6和出气管9，其中涂敷在石英晶体传感器6上的敏感涂膜材料为间苯二酚杯[4]芳烃，它可以通过超分子作用高灵敏、高选择性地吸附甲醇气体分子，石英晶体传感器6与振荡电路11连接，振荡电路11再与频率计数器12相连接，构成一个完整的传感检测回路。该装置可方便、快速地检测出工业污染物中的甲醇气体浓度。
文档编号G01H13/00GK201615901SQ201020144038
公开日2010年10月27日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者戴云林, 曹忠, 曾巨澜, 王明星, 谭淑珍 申请人:长沙理工大学