專利名稱：乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種乙醇?xì)怏w的靜態(tài)檢測裝置，該裝置能簡單快速地檢測出大氣環(huán)境中的乙醇?xì)怏w濃度。
背景技術(shù)：
乙醇的結(jié)構(gòu)簡式為C2H5OH,俗稱酒精，是一種重要工業(yè)原料。它在常溫、常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，其蒸氣遇明火、高熱能引起燃燒爆炸，長期飲用可引起多發(fā)性神經(jīng)病、慢性胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌損害及器質(zhì)性精神病等，對人的半致死劑量LD50為13.7g/kg。在生產(chǎn)中長期接觸高濃度乙醇可引起鼻、眼、粘膜刺激癥狀，以及頭痛、發(fā)熱、頭暈、疲乏、易激動、震顫、惡心等，所以乙醇是一種危險化學(xué)品。美國職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)則規(guī)定工廠車間中允許乙醇?xì)怏w的最大濃度為1900mg/m3或lOOOppm。目前乙醇?xì)怏w的檢測方法主要有氣相色譜法、分光光度法、紅外光譜法、質(zhì)譜方法等，這些儀器分析方法往往由于操作復(fù)雜、耗時長、樣品用量大、使用條件苛刻等因素限制了其實際應(yīng)用，因而本實用新型 提出了一種設(shè)備簡易、操作方便的乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，可通過靜態(tài)平衡吸附法方便、準(zhǔn)確地測定出大氣環(huán)境中的乙醇?xì)怏w濃度。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，該裝置設(shè)備簡易、操作方便，能在數(shù)分鐘內(nèi)準(zhǔn)確地測定出乙醇?xì)怏w的濃度。為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，該裝置包括帶閥門的進(jìn)氣管和出氣管，氮氣經(jīng)過干燥器進(jìn)入一個由超級恒溫器控溫的密閉檢測瓶內(nèi)，充滿后由出氣管排出，檢測時關(guān)閉進(jìn)氣管和出氣管；檢測瓶瓶口用橡膠塞密封，橡膠塞上安裝一個內(nèi)置硅橡膠的不銹鋼噴管，用微量進(jìn)樣器的針頭穿過硅橡膠可向檢測瓶內(nèi)進(jìn)樣；由一個小型直流電源驅(qū)動的小風(fēng)扇通過導(dǎo)線穿過橡膠塞，懸置于檢測瓶底部；壓電石英晶體傳感器通過導(dǎo)線穿過橡膠塞懸置于檢測瓶中部，并與TTL振蕩器相連，TTL振蕩器由直流電源驅(qū)動，并與頻率計數(shù)器相連接，構(gòu)成一個完整的傳感檢測回路。所述干燥器內(nèi)放置的干燥劑為無水CaCl2。所述小風(fēng)扇的材質(zhì)是聚酯塑料，且驅(qū)動小風(fēng)扇的小型直流電源的輸出電壓為f6V，驅(qū)動TTL振蕩器的直流電源的輸出電壓為2 12V。而且，橡膠塞與檢測瓶、進(jìn)氣管和出氣管與橡膠塞都是緊密相連的，以此保證檢測瓶的整體密閉性良好。所述壓電石英晶體傳感器包括AT切壓電石英晶體，其雙面為鍍金或鍍銀金屬電極。且所述鍍金或鍍銀金屬電極表面上的涂膜材料為鄰苯二甲酸二丁酯膜層，鄰苯二甲酸二丁酯膜層表面為C-乙基杯[4]連苯三酚芳烴膜層，其配比為0.f 10:1，它可以通過氫鍵作用高靈敏、高選擇性地吸附乙醇?xì)怏w。該裝置通過靜態(tài)平衡吸附法可方便、準(zhǔn)確地測定出乙醇?xì)怏w的濃度。整個裝置由以上幾個部件組裝而成，易拆除更換，便于攜帶。其特征是靜態(tài)檢測裝置的設(shè)計、AT切雙面鍍銀或鍍金壓電石英晶體傳感器的應(yīng)用和對乙醇?xì)怏w有特異吸附功能的C-乙基杯[4]連苯三酚芳烴/鄰苯二甲酸二丁酯的使用，用量分別為5 50 μ g。其主要工作原理是乙醇?xì)怏w能夠選擇性地吸附在所述敏感涂膜材料上，產(chǎn)生的細(xì)微小質(zhì)量變化會使傳感器的諧振頻率發(fā)生變化，以頻率變化值來計算所測氣樣中乙醇?xì)怏w的濃度。在裝置的設(shè)計上，氮氣由進(jìn)氣管進(jìn)入檢測室，待測氣樣由微量進(jìn)樣器注入。氮氣可以使吸附在C-乙基杯[4]連苯三酚芳烴/鄰苯二甲酸二丁酯涂膜材料上的乙醇?xì)怏w脫附，使傳感器諧振頻率恢復(fù)到初值。整個過程可以在幾分鐘內(nèi)完成，隨后就能用于下一次的檢測，所以該裝置能有效地縮短檢測時間和簡化操作過程。本實用新型的有益效果是，可以準(zhǔn)確、快速地測定乙醇?xì)怏w的濃度，且裝置結(jié)構(gòu)簡單，檢測過程省時省力，非常方便。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。附
圖1是乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置的示意圖。附圖2是涂膜壓電石英晶體傳感器的剖面示意圖。附圖1中，1.進(jìn)氣管，2.出氣管，3.干燥器，4.超級恒溫器，5.檢測室，6.小風(fēng)扇，7.壓電石英晶體傳感器，8.橡膠塞，9.硅橡膠，10.不銹鋼噴管，11.微量進(jìn)樣器，
12.針頭，13.小型直流電源，14.TTL振蕩器，15.直流電源，16.頻率計數(shù)器。附圖2中，71.AT切壓電石英晶體，72.鍍金或鍍銀金屬電極，73.鄰苯二甲酸二丁酯膜層，74.C-乙基杯[4]連苯三酚芳烴膜層。
具體實施方式
如圖1所示，氮氣經(jīng)過干燥器3`后進(jìn)入一個由超級恒溫器4控溫的密閉檢測瓶5內(nèi)，一個小型直流電源13 (輸出電壓為3V)驅(qū)動的小風(fēng)扇6懸置于檢測瓶5底部,檢測瓶5瓶口用橡膠塞8密封，橡膠塞8上安裝一個不銹鋼噴管10，噴管內(nèi)放置硅橡膠9供微量進(jìn)樣器11進(jìn)樣用，AT切雙面鍍銀壓電石英晶體傳感器7由密閉檢測瓶5引出，與由直流電源15(輸出電壓為5V)驅(qū)動的TTL振蕩器14相連，TTL振蕩器14再與頻率計數(shù)器16相連接，構(gòu)成一個完整的傳感檢測回路。其中，AT切壓電石英晶體71的鍍銀金屬電極72表面上的涂膜材料為24 μ g鄰苯二甲酸二丁酯膜層73，鄰苯二甲酸二丁酯膜層73表面為8 μ g C-乙基杯[4]連苯三酚芳烴膜層74，兩者配比為3:1。要提到的是，石英晶體傳感器上的涂膜材料C-乙基杯[4]連苯三酚芳烴/鄰苯二甲酸二丁酯是此傳感檢測的關(guān)鍵物質(zhì)，它可以通過氫鍵作用對乙醇?xì)怏w進(jìn)行高靈敏地選擇性吸附。橡膠塞與檢測室、進(jìn)出氣管與橡膠塞都是緊密相連的，以此保證檢測室的整體密閉性良好。具體檢測的操作過程如下:1.首先打開電源，使TTL振蕩器14起振，此時頻率計數(shù)器16會顯示出振蕩的頻率，然后打開氮氣進(jìn)氣管I和出氣管2，待頻率顯示穩(wěn)定后關(guān)閉進(jìn)氣管I和出氣管2，記錄下初始頻率值F1 ；2.通過微量進(jìn)樣器11向檢測瓶5內(nèi)快速注入乙醇?xì)鈽?，待頻率穩(wěn)定后記錄下頻
率值F2 ；3.每個氣樣的頻率響應(yīng)值(AF)可由下式得出=AF=F1-F2，把Λ F代入到相應(yīng)的工作曲線方程中，即可計算出氣樣中乙醇?xì)怏w的濃度值；[0018]4.檢測完畢后打開氮氣進(jìn)氣管I和出氣管2，使頻率計數(shù)器16顯示頻率恢復(fù)到初始頻率值F1，然后關(guān)閉所有氣路，以備下次檢測用。本實用新型可以應(yīng)用于環(huán)境大氣中乙醇?xì)怏w的靜態(tài)分析檢測。所使用的壓電石英晶體傳感器具有靈敏響應(yīng)特性，能及時反映出被檢測乙醇?xì)怏w的濃度。只要將乙醇?xì)鈽幼⑷朊荛]檢測瓶，就 可以達(dá)到快速、準(zhǔn)確檢測乙醇?xì)怏w的目的。
權(quán)利要求1.一種乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，該裝置包括帶閥門的進(jìn)氣管(I)和出氣管(2)，氮氣經(jīng)過干燥器(3 )進(jìn)入一個由超級恒溫器(4)控溫的密閉檢測瓶(5 )內(nèi)，充滿后由出氣管(2 )排出，檢測時關(guān)閉進(jìn)氣管(I)和出氣管(2);檢測瓶(5)瓶口用橡膠塞(8)密封，橡膠塞(8)上安裝一個內(nèi)置硅橡膠(9)的不銹鋼噴管(10)，用微量進(jìn)樣器(11)的針頭(12)穿過硅橡膠(9)可向檢測瓶(5)內(nèi)進(jìn)樣；由一個小型直流電源(13)驅(qū)動的小風(fēng)扇(6)通過導(dǎo)線穿過橡膠塞(8)，懸置于檢測瓶(5)底部；壓電石英晶體傳感器(7)通過導(dǎo)線穿過橡膠塞(8)懸置于檢測瓶(5)中部，并與TTL振蕩器(14)相連，TTL振蕩器(14)由直流電源(15)驅(qū)動，并與頻率計數(shù)器(16)相連接，構(gòu)成一個完整的傳感檢測回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，其特征是:干燥器(3)內(nèi)放置的干燥劑為無水CaCl2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，其特征是:小風(fēng)扇(6)的材質(zhì)是聚酯塑料，且驅(qū)動小風(fēng)扇(6)的小型直流電源(13)的輸出電壓為1 6V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，其特征是:驅(qū)動TTL振蕩器(14)的直流電源(15)的輸出電壓為2 12V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，其特征是:所述壓電石英晶體傳感器(7 )包括AT切壓電石英晶體(71)，其雙面為鍍金或鍍銀金屬電極(72 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，其特征是:所述鍍金或鍍銀金屬電極(72)表面上的涂膜材料為鄰苯二甲酸二丁酯膜層(73)，鄰苯二甲酸二丁酯膜層(73)表面為C-乙基杯[4]連苯三酚芳 烴膜層(74)。
專利摘要本實用新型公開了一種乙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測裝置，該裝置包括帶閥門的進(jìn)氣管(1)和出氣管(2)，氮氣經(jīng)過干燥器(3)進(jìn)入一個由超級恒溫器(4)控溫的密閉檢測瓶(5)，瓶口密封用橡膠塞(8)上安裝一個內(nèi)置硅橡膠(9)的不銹鋼噴管(10)，用微量進(jìn)樣器(11)進(jìn)樣；壓電石英晶體傳感器(7)懸置于檢測瓶(5)中部，與TTL振蕩器(14)和頻率計數(shù)器(16)相連，構(gòu)成傳感檢測回路。其中，壓電石英晶體傳感器(7)上的涂膜材料為鄰苯二甲酸二丁酯膜層(73)和C-乙基杯[4]連苯三酚芳烴膜層(74)，通過氫鍵作用吸附乙醇?xì)怏w。該裝置通過靜態(tài)平衡吸附法可方便、準(zhǔn)確地檢測出大氣環(huán)境中的乙醇?xì)怏w濃度。
文檔編號G01N5/02GK203148804SQ20132016624
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者曹忠, 周婷, 曹婷婷, 高妮, 吳玲 申請人:長沙理工大學(xué)