专利名称：简易丙酸气体检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种简易的丙酸(CH3CH2COOH)气体传感检测装置，该装置能准 确、快速地检测出环境大气中丙酸气体的浓度，并能用于在线监测。
背景技术：
丙酸是居民生活区和工业生产区的主要有毒空气污染物之一，其高浓度蒸气对人 和动物的眼睛、皮肤和粘膜有强烈的刺激作用，对呼吸道和肠胃系统等有严重的腐蚀作用， 可引起腹痛、咽炎、支气管炎和肺水肿等症。美国职业安全与健康管理局(OSHA)规定空气 中所允许的丙酸气体最大浓度为IOppm(30mg/m3)，因此对环境大气中丙酸的灵敏监测具有 十分重要的意义。目前丙酸的测定方法主要有酸碱滴定法、离子色谱法、高效液相色谱法、 毛细管电泳法、吸收光度法和荧光分析法等，这些方法由于操作环节多，费时费力，不适于 在线监测丙酸气体的浓度，因此需要找到一种造价便宜、操作简便，并能达到准确快速测定 丙酸气体浓度的仪器装置。
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易的丙酸气体检测装置，该装置易 于制备、操作方便、可反复使用，能在数分钟内准确地检测出丙酸气体的浓度，并能用于环 境大气中丙酸的测定分析。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丙酸气体的装置， 该装置包括两个进气管路和一个出气管路，所述的两个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苯并18冠6，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，所述振荡电路由直流电源驱动、并与频率计数器连接，构成一个完整 的传感检测回路。其特征是装置的各部分设计、石英晶体传感器的应用和对丙酸气体有特 异吸附功能的涂膜物质苯并18冠6的使用，通过大量实验数据发现，其涂敷于石英晶体传 感器上的量为5 35微克之间时的检测效果最佳。整个装置由以上几个部件组装而成，易 拆除更换，便于携带。其工作原理是丙酸气体被选择性地吸附在涂膜物质苯并18冠6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的 丙酸浓度。该气体传感检测装置对丙酸具有高灵敏度和宽检测范围，且选择性、重现性和可 逆性良好，可应用于环境大气中丙酸的监测。在装置的设计上，氮气和丙酸气体试样的两个进气管路可独立开关，氮气和丙酸 气体试样可交替进入检测瓶内。氮气可以使吸附在所述涂膜物质上的丙酸气体脱附，使传 感器谐振频率恢复到初值。整个过程在5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、连续地测定丙酸气体的浓度，且装置 结构简单，易于便携和智能化改造，因而可用于环境大气中丙酸的分析检测、在线监测等。以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是简易丙酸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)与丙酸气体对应浓度(mg/L)的关系曲 线图。图3是对丙酸气体分子有特定选择性吸附功能的苯并18冠6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.直流电源，13.频率计数器。图2是把12. 5微克的苯并18冠6涂敷于石英晶体传感器上，通过加入丙酸标准 样品，可得到丙酸气体浓度与响应频率变化值的关系曲线，该曲线拟合的方程为y = 22. 09+25. 37x式中y表示丙酸气体的浓度(mg/L)，χ表示频率变化值AF(Hz)。上述关系曲线 是在室温时绘制的。
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0. 5L。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由直流电源12驱动、并与频率计数器13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上所述涂层材料苯并18冠6是此传 感检测的关键物质，它可以通过超分子作用对丙酸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13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F1 ；2.然后打开气样进气管开关3和出气管开关7，待频率计数器13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=AF = F1-Fyffi Δ F代入到图 2的工作曲线方程中，即可算出气样中丙酸气体的浓度值；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13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丙酸气体的在线分析监测。所使用的石英晶体 传感器具有实时响应性能，能及时反映出被检测气样中丙酸的浓度。只要将气样管路连接 至监测点，就可以达到远距离监控的目的。
权利要求1.一种简易丙酸气体检测装置，其特征是该装置由两个进气管(1、幻合并成一路经 过干燥管( 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)，石英晶体传感器(6)与振荡电路(11)连接，振荡 电路(11)由直流电源(1 驱动、并与频率计数器(1 相连接，构成一个完整的传感检测 回路。
2.根据权利要求1所述的简易丙酸气体检测装置，其特征是两个进气管路(1、2)可 独立控制开关，氮气和丙酸气样可交替进入检测瓶(10)内。
3.根据权利要求1所述的简易丙酸气体检测装置，其特征是涂敷在石英晶体传感器 (6)上的敏感涂膜材料是苯并18冠6。
4.根据权利要求3所述的简易丙酸气体检测装置，其特征是涂敷于石英晶体传感器 (6)上的敏感涂膜材料苯并18冠6的量为5 35微克。
专利摘要本实用新型公开了一种简易丙酸气体检测装置，该装置由两个进气管(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，所述橡胶塞(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苯并18冠6，它可以通过超分子作用高灵敏、高选择性地吸附丙酸气体分子，所述石英晶体传感器(6)与振荡电路(11)连接，振荡电路(11)由直流电源(12)驱动、并与频率计数器(13)相连接，构成一个完整的传感检测回路。该装置制作简便，能准确、快速地检测出环境大气中丙酸气体的浓度，并能用于在线监测。
文档编号G01N5/02GK201926602SQ20112001477
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者孙立贤, 张玲, 曹忠, 曾巨澜, 李继山, 杨荣华, 肖忠良 申请人:长沙理工大学