专利名称：甲酸气体静态检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种甲酸气体的静态检测传感器，该传感器能简单快速地检测出工业污染物中的甲酸气体浓度。
背景技术：
甲酸是居民生活区和工业生产区常见的一种挥发性有机污染物，它主要源自含醇混合油料的不完全燃烧、有机物的不完全燃烧和不完全氧化、有机合成中的脱酸过程和蚁类的生理代谢。甲酸是人体甲醇中毒的代谢产物，是法医鉴定甲醇中毒的依据，其对人和动物的眼睛、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，可引起急性肺炎和休克等症状。甲酸在工作场所所允许的最大浓度是5 ppm(9 mg/m3)，因此对微量甲酸气体的灵敏监测具有十分重要的意义。目前甲酸的测定方法主要有酸碱滴定法，离子色谱法，红外光谱法，高效液相色谱法，毛细管电泳法，吸收光度法以及酶反应法等，这些常规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、操作方便的甲酸气体静态检测传感器，可通过静态平衡吸附法方便、准确地测定出工业污染物中的甲酸气体浓度。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种甲酸气体静态检测传感器，该传感器设备简易、操作方便，能在数分钟内准确地测定出甲酸气体的浓度。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种甲酸气体静态检测传感器，其特征是涂敷在压电石英晶体传感器上的涂膜材料为苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯，其配比为O. f 10:1，且涂敷在压电石英晶体传感器上的涂膜材料苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯的量为5 50yg。所使用的检测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是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为AT切双面被银或被金的压电石英晶体，涂敷在压电石英晶体传感器上的涂膜材料为苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯，其配比为O. f 10:1，它可以通过氢键作用高灵敏、高选择性地吸附甲酸气体。该传感器通过静态平衡吸附法可方便、准确地测定出甲酸气体的浓度。整个装置由以上几个部件组装而成，易拆除更换，便于携带。其特征是静态检测传感器的设计、应用和对甲酸气体有特异吸附功能的苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯的使用。通过大量实验数据发现，涂敷在压电石英晶体传感器上的涂膜材料苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯的量为5 50ii g。其主要工作原理是甲酸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甲酸气体的浓度。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。氮气可以使吸附在苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯涂膜材料上的甲酸气体脱附，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，所以该传感器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、快速地测定甲酸气体的浓度，且传感器结构简单，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是甲酸气体静态检测装置的示意图。其中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。
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切双面被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。涂敷在压电石英晶体传感器上的涂膜材料为26y g苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯，其配比为3:1。要提到的是，石英晶体传感器上的涂膜材料苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯是此传感检测的关键物质，它可以通过氢键作用对甲酸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内快速注入甲酸气样，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A F=F1-F2，把A F代入到相应的工作曲线方程中，即可计算出气样中甲酸气体的浓度值；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甲酸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甲酸气体的浓度。只要将甲酸气样注入密闭检测瓶，就可以达到快速、准确检测甲酸气体的目的。
权利要求1.一种甲酸气体静态检测传感器，其特征是涂敷在压电石英晶体传感器(7)上的涂膜材料为苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯，其配比为0.广10:1。
2.根据权利要求1所述的甲酸气体静态检测传感器，其特征是涂敷在压电石英晶体传感器(7)上的涂膜材料苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯的量为5 50ii g。
专利摘要本实用新型公开了一种甲酸气体静态检测传感器，其特征是涂敷在压电石英晶体传感器(7)上的涂膜材料为苯并15冠5/邻苯二甲酸二壬酯，其配比为0.1~10:1，其涂敷量为5~50μg，它可以通过氢键作用高灵敏、高选择性地吸附甲酸气体。该传感器通过静态平衡吸附法可方便、准确地检测出工业污染物中的甲酸气体浓度。
文档编号G01N27/60GK202903734SQ20122054893
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者曹忠, 周婷, 龙姝, 何婧琳, 曾利红, 王君霞 申请人:长沙理工大学