简易丁酮气体检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种简易丁酮气体检测装置，该装置由两个进气管（1、2）合并成的一路进气管（14）通过干燥管（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）上的涂膜材料为C-乙基间苯二酚杯[4]芳烃/邻苯二甲酸二辛酯，它可以通过弱氢键作用高灵敏、高选择性地吸附丁酮气体分子，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丁酮的浓度，并能用于在线监测。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种简易的丁酮(CH3CH2COCH3)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丁酮的浓度，并能用于在线监测。
技术介绍
丁酮是重要的工业原料和溶剂，也是居民生活区和工业生产区的主要有毒空气污染物之一，对人和动物的眼、鼻、喉、粘膜有强烈的刺激作用，长期接触可致皮炎，吸入大量丁酮气体会引起乏力、恶心、头痛、头晕等症状，严重者会发生呕吐、痉挛、上呼吸道感染、肠道紊乱，甚至昏迷。美国职业安全与健康管理局(OSHA)规定空气中所允许的丁酮最大浓度为200 ppm，因此对环境大气中微量丁酮的灵敏监测具有十分重要的意义。目前丁酮的测定方法主要有分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、红外光谱法、质谱分析法等，这些方法由于操作环节多，费时费力，不适于在线监测丁酮气体的浓度，因此需要找到一种造价便宜、操作简便，并能达到准确、快速测定丁酮气体浓度的仪器装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种简易的丁酮气体检测装置，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丁酮气体的浓度，并能用于环境大气中丁酮的测定分析。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是一种能检测丁酮气体的简易装置，该装置包括两个进气管路和一个出气管路，所述两个进气管合并成的一路进气管通过干燥管后进入检测瓶底部，干燥管内填充物质为无水CaCl2，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，涂敷在石英晶体传感器上的涂膜材料是3 :1的C-乙基间苯二酚杯[4]芳烃/邻苯二甲酸二辛酯，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丁酮气体有特异吸附功能的涂膜材料C-乙基间苯二酚杯[4]芳烃/邻苯二甲酸二辛酯的使用，通过大量实验数据发现，涂敷于石英晶体传感器上的涂膜材料C-乙基间苯二酚杯芳烃/邻苯二甲酸二辛酯的量为1(Γ50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。其工作原理是丁酮气体被选择性地吸附在涂膜材料C-乙基间苯二酚杯[4]芳烃/邻苯二甲酸二辛酯上，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丁酮浓度。该气体传感检测装置对丁酮气体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丁酮的监测。在装置的设计上，氮气和丁酮气样的两个进气管路的开关可独立控制，氮气和丁酮气样可交替进入检测瓶内。氮气可以使吸附在所述涂膜材料上的丁酮气体脱附，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。本技术的有益效果是，可以准确、快速、连续地测定丁酮气体的浓度，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丁酮的分析检测、在线监测等。以下结合附图对本技术进一步说明。附图说明图1是简易丁酮气体检测装置的示意图。图2是石英晶体传感器的频率变化值(以Hz表示)与丁酮气体对应浓度(ppm)的关系曲线图。具体实施方式图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，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，14.进气管1、2合并成的一路进气管。图2是把25微克的C-乙基间苯二酚杯[4]芳烃/邻苯二甲酸二辛酯涂敷于石英晶体传感器上，通过加入丁酮标准样品，可得到丁酮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7 = -O. 73477 + O. 04341 x式中表示丁酮的浓度(ppm) ,JT表示频率变化值AF(Hz)。上述关系曲线是在室温24°C时绘制的。如图1中所示，两个进气管1、2合并成的一路进气管14通过干燥管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O. 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上所述涂膜材料C-乙基间苯二酚杯[4]芳烃/邻苯二甲酸二辛酯是此传感检测的关键物质，它可以通过弱氢键作用对丁酮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 — F2，把ΛF代入到图2的工作曲线方程中，即可算出气样中丁酮的浓度值；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。本技术可以应用于环境大气中丁酮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丁酮的浓度。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种简易丁酮气体检测装置，其特征是：该装置由两个进气管（1、2）合并成的一路进气管（14）通过干燥管（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），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。

【技术特征摘要】
1.一种简易丁酮气体检测装置，其特征是该装置由两个进气管(1、2)合并成的一路进气管(14)通过干燥管(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)，石英晶体传感器(6)与振荡电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙姝，曹忠，郑永路，周婷，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：实用新型
国别省市：