本發(fā)明涉及環(huán)境領(lǐng)域，更具體涉及一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備。

背景技術(shù)：

在污水處理過程中，污水中可能含有毒性、燃燒性、爆炸性、放射性、腐蝕性等的有害氣體或者會產(chǎn)生該類危險氣體，對該類危險氣體的檢測要求靈敏度、穩(wěn)定性等較高。

常規(guī)的檢測氣體的方法是在現(xiàn)場采集氣體，存儲于潔凈的采樣設(shè)備中，然后送至實(shí)驗(yàn)室，采用各種儀器，例如GC、GC/MS或LC/MS等檢測氣體中的成分以及定量等問題，然而，上述檢測方法不僅需要大量的采樣人員進(jìn)行現(xiàn)場采樣，耗費(fèi)了大量的人力物力，而且在樣品運(yùn)輸過程中，經(jīng)常存在被污染的問題，送至實(shí)驗(yàn)室的氣體樣品根本不能反應(yīng)真實(shí)存在的問題，或不能監(jiān)測其對環(huán)境功能的危害性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備，其特征在于，包括罐體；所述罐體上下兩端對稱設(shè)置有排氣口和排污口，所述罐體的兩個側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)液口和排液口，所述進(jìn)液口一端連接有旋流器，另一端沿水平方向延伸至罐體外側(cè)，所述旋流器設(shè)置于所述罐體上部位置，且其下方設(shè)置有用于支撐旋流器的旋流器支撐件；所述罐體的上部通過法蘭相連接，所述法蘭通過緊固件緊固；所述罐體的上部位置且與排氣口保持縱向垂直的位置設(shè)置有一個過濾裝置，所述過濾裝置上方設(shè)置有一個氣體檢測器，該氣體檢測器設(shè)置于排氣口處；所述排氣口位置設(shè)置有電磁閥；所述罐體頂端設(shè)置有安全閥。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，從而解決了上述技術(shù)問題。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的氣體檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的制備工藝流程框圖。

其中：1-硅片，2-氮化硅層，3-Cr膜層，4-PANI膜，5-Ni膜，6-HKUST-1膜，7-BSP膜，8-罐體，9-擋板，10-敏感模塊，11-電磁閥，12-排氣口，13-氣體檢測器，14-安全閥，15-緊固件，16-旋流器，17-旋流器支撐件，18-排液口，19-排污口，20-數(shù)據(jù)讀取模塊，21-進(jìn)液口，22-過濾裝置。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大，不僅在工業(yè)制造生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生各種各樣的廢氣，在制成的各種器械在使用過程中也會產(chǎn)生各種氣體，這些氣體的產(chǎn)生不僅會影響儀器本身的使用，而且會成為環(huán)境污染的潛在威脅。

因此，有必要找尋一種可以監(jiān)測各種器械在使用過程中產(chǎn)生的氣體的設(shè)備，又可以及時反饋監(jiān)測到氣體數(shù)據(jù)的氣體傳感器。

常規(guī)的檢測氣體的方法是在現(xiàn)場采集氣體，存儲于潔凈的采樣設(shè)備中，然后送至實(shí)驗(yàn)室，采用各種儀器，例如GC、GC/MS或LC/MS等檢測氣體中的成分以及定量等問題，然而，上述檢測方法不僅需要大量的采樣人員進(jìn)行現(xiàn)場采樣，耗費(fèi)了大量的人力物力，而且在樣品運(yùn)輸過程中，經(jīng)常存在被污染的問題，送至實(shí)驗(yàn)室的氣體樣品根本不能反應(yīng)器械存在的問題，或不能監(jiān)測其對環(huán)境功能的危害性。

在已有的報道中，已經(jīng)存在采用無機(jī)膜材料制成氣體檢測傳感器來檢測氣體，但是上述氣體傳感器存在以下問題：采用的膜材料使用壽命短，而且在環(huán)境中濕度較大的時候，容易失靈，不能很好的發(fā)揮其功效。因此，亟需找到一種既能可大范圍對水分子敏感，又能及時監(jiān)測和分離被測目標(biāo)氣體情況的材料。

金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)是由金屬離子或者金屬簇通過配位鍵的成鍵方式與一些有機(jī)配體結(jié)合形成的，由于金屬離子或者有機(jī)配體的不同，可以展現(xiàn)出多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。MOFs自身具有孔徑大小可調(diào)、比表面積高等優(yōu)點(diǎn)，其在氣液分離、催化、光、電、氣體傳感等方面都有潛在應(yīng)用價值。其中HKUST-1是一種典型的金屬有機(jī)骨架材料，其對氫氣非常敏感，當(dāng)其與氫氣接觸時，HKUST-1的骨架柔性會由于孔道內(nèi)吸入不同的客體分子而發(fā)生變化，這種變化又會引起其單胞的變化，而單胞的變化最終會導(dǎo)致HKUST-1膜電阻的改變，通過測量電阻可以靈敏的反應(yīng)待測氫氣的濃度變化。

本發(fā)明基于電阻型HKUST-1膜材料，設(shè)計氫氣傳感器，采用Cr膜作為敏感模塊的叉指電極層，Ni膜作為HKUST-1成膜的催化劑。

結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

應(yīng)用場景1

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述設(shè)備包括罐體8；所述罐體8上下兩端對稱設(shè)置有排氣口12和排污口19，所述罐體8的兩個側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)液口21和排液口18，所述進(jìn)液口21一端連接有旋流器16，另一端沿水平方向延伸至罐體8外側(cè)，所述旋流器16設(shè)置于所述罐體8上部位置，且其下方設(shè)置有用于支撐旋流器16的旋流器支撐件17；所述罐體8的上部通過法蘭相連接，所述法蘭通過緊固件15緊固；所述罐體8的上部位置且與排氣口12保持縱向垂直的位置設(shè)置有一個過濾裝置22，所述過濾裝置22上方設(shè)置有一個氣體檢測器13，該氣體檢測器13設(shè)置于排氣口12處；所述排氣口12位置設(shè)置有電磁閥11；所述罐體8頂端設(shè)置有安全閥14。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地，所述排液口18設(shè)置于所述進(jìn)液口21下方。

優(yōu)選地，所述排液口18位于所述旋流器支撐件17下方。

優(yōu)選地，所述緊固件15為螺栓。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的氣體檢測器13的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述氣體檢測器13包括敏感模塊10和數(shù)據(jù)讀取模塊20，所述敏感模塊10放置在中空結(jié)構(gòu)帶有透氣孔的外殼中。

圖3根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該敏感模塊10包括硅片襯底、PANI膜4、Ni膜5、HKUST-1膜6和BSP膜7；所述硅片襯底包括硅片1、氮化硅膜2和Cr膜層3，氮化硅膜2用作絕緣層，Cr膜層3用作叉指電極層；所述Ni膜5采用磁控濺射法制備，厚度為10nm；所述HKUST-1膜6的厚度約為2～60μm；所述Cr膜層3與數(shù)據(jù)讀取模塊20導(dǎo)電連接。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的制備工藝流程框圖，如圖4所示，所述敏感模塊10的制作包括如下步驟：

步驟一，制備硅片襯底：

取N型硅片，裁剪尺寸為5cm×1cm，依次經(jīng)過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間為30min，然后用氮?dú)鈽尨蹈?；將清洗過的硅片放入PECVD設(shè)備，沉積一層氮化硅薄膜，厚度約200nm；將硅片清洗，旋涂一層光刻膠，光刻膠參數(shù)為低速900rpm旋涂13s，高速4500rpm旋涂50s；然后覆蓋叉指電極掩模版，曝光7s，顯影65s；放入磁控濺射儀中，磁控濺射Cr膜，作為叉指電極層，厚度為500nm，隨后清洗掉硅片表面光刻膠；

步驟二，制備微腔：

將經(jīng)步驟一處理的硅片襯底，先用75％乙醇溶液將其表面擦拭干凈，采用火焰加熱法，將硅片襯底置于火焰上，從一端開始，每間隔1cm拉制一次，以形成2個錐狀的微腔；微腔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了敏感模塊的靈敏度，進(jìn)而該檢測設(shè)備的檢測能力得到增強(qiáng)，使其對氫氣的吸附能力極強(qiáng)；

步驟三，制備PANI膜：

取一定量的聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中形成飽和溶液，采用旋涂-提拉法將飽和溶液旋涂到經(jīng)步驟二處理過的硅片襯底的表面，旋涂的速度為3000rpm，旋涂10s，然后在100℃的烘箱中干燥過夜，在硅片襯底表面得到PANI膜；

采用的氣體感測模塊由于基于電阻型的金屬有機(jī)骨架材料，且金屬有機(jī)骨架材料成膜于聚苯胺膜上，由于聚苯胺具有強(qiáng)烈的導(dǎo)電性，因此，進(jìn)一步增強(qiáng)了氣體感測模塊的靈敏度，進(jìn)而使該檢測設(shè)備對氣體的敏感程度得到大幅度的加強(qiáng)；

步驟四，制備HKUST-1膜：

1)將硅片襯底放入磁控濺射中，本底真空低于1.5×10^-3Pa，磁控濺射10nm的Ni膜5，硅片取出待用；

2)稱取H₃BTC 0.336g于另一個小燒杯中，用19.2mL乙醇完全溶解得無色透明溶液，稱取Cu(NO₃)₂·3H₂O 0.7g于小燒杯中，用19.2mL去離子水溶解，將H₃BTC溶液沿?zé)诘谷隒u(NO₃)₂·3H₂O溶液中攪拌半小時，得到淺藍(lán)色的HKUST-1母液；將配制好的HKUST-1母液和硅片襯底置于50mL的反應(yīng)釜中，利用水熱合成法合成MOF膜，反應(yīng)溫度為135℃，反應(yīng)2天后，用鑷子將硅片襯底取出后用甲醇反復(fù)沖洗幾次，于100℃烘干1小時，在硅片襯底上得到藍(lán)色的HKUST-1膜，HKUST-1膜的厚度約為2～60μm；

由于采用Ni層作為金屬有機(jī)骨架材料成膜的催化劑，PANI表面的Ni膜會與HKUST-1膜反應(yīng)，因此，一方面促進(jìn)了HKUST-1的成膜，另一方面提高了PANI膜與HKUST-1膜的結(jié)合性能，使結(jié)合膜層具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而使得由此制備而成的氣體感測模塊的感測性能更加穩(wěn)定；

步驟五，制備BSP膜：

1)BSP亞微米棒生長：In(NO₃)₃·x H₂O(0.08g)和H₃BTC(0.068g)加入到混合溶劑H₂O/DMF(1:1,10mL)中，室溫下攪拌10min制成A溶液，將有機(jī)光致變色化合物BSP(0.057mmol)加入到A溶液中，暗處攪拌1小時；

2)成膜：將BSP溶液旋凃硅片/PANI/HKUST-1膜上成膜，旋凃的速度為5000rpm，旋凃時間為5秒；

由于在其使用的氣體敏感模塊的制備過程中，在其表面加入了具有熒光性能的BSP變色分子，該變色分子在電磁激發(fā)下，可在存在易燃易爆的危險環(huán)境中發(fā)出熒光，使該檢測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測環(huán)境中包括氫氣在內(nèi)的易燃易爆氣體，能使發(fā)生危險情況的可能性降低；

步驟五，敏感模塊組裝：

將硅片襯底放入中空結(jié)構(gòu)外殼中，硅片部分朝下，敏感薄膜部分朝透氣小孔放置，金屬線連接硅片上叉指電極與數(shù)據(jù)讀取模塊。由于該敏感模塊的制作過程非常簡單方便且快捷，可節(jié)省大量的人力和物力，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力。

實(shí)驗(yàn)測試：

(1)氫氣實(shí)驗(yàn)：25±2℃條件，分別通入空氣、氫氣和含氫氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入1ppm氫氣，氣體傳感器信號值在10s內(nèi)迅速變化到1.0mV，并于20s內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；1min后通入空氣，信號值于5s內(nèi)回到0值并于30s內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％；測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣實(shí)驗(yàn)：25±2℃條件，分別通入空氣氨氣和含氨氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入100ppm氨氣，氣體傳感器信號值在10s內(nèi)迅速變化到5.0mV，并于1min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于10s內(nèi)回到0值并于0.5min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％；測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫實(shí)驗(yàn)：25±2℃條件，分別通入空氣和含硫化氫的氮?dú)猓魉贋?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入0.05ppm硫化氫氣體，氣體傳感器信號值在10s內(nèi)迅速變化到3.0mV，并于30s內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于5s內(nèi)回到0值并于10s內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％；測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對硫化氫氣體具有良好的響應(yīng)性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該敏感模塊還對氨氣和硫化氫這種有毒有害的氣體具有很強(qiáng)的敏感和選擇性能，使該檢測設(shè)備對有毒有害氣體的敏感度和選擇性都得到提高，降低了生產(chǎn)的風(fēng)險。

應(yīng)用場景2：

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述設(shè)備包括罐體8；所述罐體8上下兩端對稱設(shè)置有排氣口12和排污口19，所述罐體8的兩個側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)液口21和排液口18，所述進(jìn)液口21一端連接有旋流器16，另一端沿水平方向延伸至罐體8外側(cè)，所述旋流器16設(shè)置于所述罐體8上部位置，且其下方設(shè)置有用于支撐旋流器16的旋流器支撐件17；所述罐體8的上部通過法蘭相連接，所述法蘭通過緊固件15緊固；所述罐體8的上部位置且與排氣口12保持縱向垂直的位置設(shè)置有一個過濾裝置22，所述過濾裝置22上方設(shè)置有一個氣體檢測器13，該氣體檢測器13設(shè)置于排氣口12處；所述排氣口12位置設(shè)置有電磁閥11；所述罐體8頂端設(shè)置有安全閥14。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地，所述排液口18設(shè)置于所述進(jìn)液口21下方。

優(yōu)選地，所述排液口18位于所述旋流器支撐件17下方。

優(yōu)選地，所述緊固件15為螺栓。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的氣體檢測器13的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述氣體檢測器13包括敏感模塊10和數(shù)據(jù)讀取模塊20，所述敏感模塊10放置在中空結(jié)構(gòu)帶有透氣孔的外殼中。

圖3根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該敏感模塊10包括硅片襯底、PANI膜4、Ni膜5、HKUST-1膜6和BSP膜7；所述硅片襯底包括硅片1、氮化硅膜2和Cr膜層3，氮化硅膜2用作絕緣層，Cr膜層3用作叉指電極層；所述Ni膜5采用磁控濺射法制備，厚度為10nm；所述HKUST-1膜6的厚度約為2～60μm；所述Cr膜層3與數(shù)據(jù)讀取模塊20導(dǎo)電連接。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的制備工藝流程框圖，如圖4所示，所述敏感模塊10的制作包括如下步驟：

步驟一，制備硅片襯底：

取N型硅片，裁剪尺寸為5cm×1cm，依次經(jīng)過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間為30min，然后用氮?dú)鈽尨蹈?；將清洗過的硅片放入PECVD設(shè)備，沉積一層氮化硅薄膜，厚度約210nm；將硅片清洗，旋涂一層光刻膠，光刻膠參數(shù)為低速900rpm旋涂13s，高速4500rpm旋涂50s；然后覆蓋叉指電極掩模版，曝光7s，顯影65s；放入磁控濺射儀中，磁控濺射Cr膜，作為叉指電極層，厚度為510nm，隨后清洗掉硅片表面光刻膠；

步驟二，制備微腔：

將經(jīng)步驟一處理的硅片襯底，先用75％乙醇溶液將其表面擦拭干凈，采用火焰加熱法，將硅片襯底置于火焰上，從一端開始，每間隔1cm拉制一次，以形成2個錐狀的微腔；微腔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了敏感模塊的靈敏度，進(jìn)而該檢測設(shè)備的檢測能力得到增強(qiáng)，使其對氫氣的吸附能力極強(qiáng)；

步驟三，制備PANI膜：

取一定量的聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中形成飽和溶液，采用旋涂-提拉法將飽和溶液旋涂到經(jīng)步驟二處理過的硅片襯底的表面，旋涂的速度為3000rpm，旋涂10s，然后在100℃的烘箱中干燥過夜，在硅片襯底表面得到PANI膜；

步驟四，制備HKUST-1膜：

1)將硅片襯底放入磁控濺射中，本底真空低于1.5×10^-3Pa，磁控濺射8nm的Ni膜5，硅片取出待用；

2)稱取H₃BTC 0.336g于另一個小燒杯中，用19.2mL乙醇完全溶解得無色透明溶液，稱取Cu(NO₃)₂·3H₂O 0.7g于小燒杯中，用19.2mL去離子水溶解，將H₃BTC溶液沿?zé)诘谷隒u(NO₃)₂·3H₂O溶液中攪拌半小時，得到淺藍(lán)色的HKUST-1母液；將配制好的HKUST-1母液和硅片襯底置于50mL的反應(yīng)釜中，利用水熱合成法合成MOF膜，反應(yīng)溫度為135℃，反應(yīng)2天后，用鑷子將硅片襯底取出后用甲醇反復(fù)沖洗幾次，于100℃烘干1小時，在硅片襯底上得到藍(lán)色的HKUST-1膜，HKUST-1膜的厚度約為2～60μm；由于采用Ni層作為金屬有機(jī)骨架材料成膜的催化劑，PANI表面的Ni膜會與HKUST-1膜反應(yīng)，因此，一方面HKUST-1的成膜率提高了10％，另一方面PANI膜與HKUST-1膜的結(jié)合性能提高了5％，使結(jié)合膜層具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而使得由此制備而成的氣體感測模塊的感測性能更加穩(wěn)定；

步驟五，制備BSP膜：

1)BSP亞微米棒生長：In(NO₃)₃·x H₂O(0.08g)和H₃BTC(0.068g)加入到混合溶劑H₂O/DMF(1:1,10mL)中，室溫下攪拌10min制成A溶液，將有機(jī)光致變色化合物BSP(0.057mmol)加入到A溶液中，暗處攪拌1小時；

2)成膜：將BSP溶液旋凃硅片/PANI/HKUST-1膜上成膜，旋凃的速度為5000rpm，旋凃時間為5秒；

由于在其使用的氣體敏感模塊的制備過程中，在其表面加入了具有熒光性能的BSP變色分子，該變色分子在電磁激發(fā)下，可在存在易燃易爆的危險環(huán)境中發(fā)出熒光，使該檢測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測環(huán)境中包括氫氣在內(nèi)的易燃易爆氣體，能使發(fā)生危險情況的可能性降低了10％；

步驟五，敏感模塊組裝：

將硅片襯底放入中空結(jié)構(gòu)外殼中，硅片部分朝下，敏感薄膜部分朝透氣小孔放置，金屬線連接硅片上叉指電極與數(shù)據(jù)讀取模塊。由于該敏感模塊的制作過程非常簡單方便且快捷，可節(jié)省大量的人力和物力，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力。

實(shí)驗(yàn)測試：

(1)氫氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣和含氫氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入10ppm氫氣，氣體傳感器信號值在8s內(nèi)迅速變化到3.0mV，并于30s內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；1min后通入空氣，信號值于10s內(nèi)回到0值并于1min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣氨氣和含氨氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入200ppm氨氣，氣體傳感器信號值在5s內(nèi)迅速變化到10.0mV，并于1min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于10s內(nèi)回到0值并于0.5min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測試：25±2℃條件，分別通入空氣和含硫化氫的氮?dú)猓魉贋?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入0.1ppm氨氣，氣體傳感器信號值在7s內(nèi)迅速變化到5.0mV，并于30s內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于5s內(nèi)回到0值并于0.5min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對硫化氫氣體具有良好的響應(yīng)性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該敏感模塊還對氨氣和硫化氫這種有毒有害的氣體的敏感性能增強(qiáng)了5％和選擇性能提高了8％，使該檢測設(shè)備對有毒有害氣體的敏感度和選擇性都得到提高，降低了生產(chǎn)的風(fēng)險。

應(yīng)用場景3：

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述設(shè)備包括罐體8；所述罐體8上下兩端對稱設(shè)置有排氣口12和排污口19，所述罐體8的兩個側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)液口21和排液口18，所述進(jìn)液口21一端連接有旋流器16，另一端沿水平方向延伸至罐體8外側(cè)，所述旋流器16設(shè)置于所述罐體8上部位置，且其下方設(shè)置有用于支撐旋流器16的旋流器支撐件17；所述罐體8的上部通過法蘭相連接，所述法蘭通過緊固件15緊固；所述罐體8的上部位置且與排氣口12保持縱向垂直的位置設(shè)置有一個過濾裝置22，所述過濾裝置22上方設(shè)置有一個氣體檢測器13，該氣體檢測器13設(shè)置于排氣口12處；所述排氣口12位置設(shè)置有電磁閥11；所述罐體8頂端設(shè)置有安全閥14。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地，所述排液口18設(shè)置于所述進(jìn)液口21下方。

優(yōu)選地，所述排液口18位于所述旋流器支撐件17下方。

優(yōu)選地，所述緊固件15為螺栓。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的氣體檢測器13的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述氣體檢測器13包括敏感模塊10和數(shù)據(jù)讀取模塊20，所述敏感模塊10放置在中空結(jié)構(gòu)帶有透氣孔的外殼中。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該敏感模塊10包括硅片襯底、PANI膜4、Ni膜5、HKUST-1膜6和BSP膜7；所述硅片襯底包括硅片1、氮化硅膜2和Cr膜層3，氮化硅膜2用作絕緣層，Cr膜層3用作叉指電極層；所述Ni膜5采用磁控濺射法制備，厚度為12nm；所述HKUST-1膜6的厚度約為20μm；所述Cr膜層3與數(shù)據(jù)讀取模塊20導(dǎo)電連接。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的制備工藝流程框圖，如圖4所示，所述敏感模塊10的制作包括如下步驟：

步驟一，制備硅片襯底：

取N型硅片，裁剪尺寸為5cm×1cm，依次經(jīng)過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間為30min，然后用氮?dú)鈽尨蹈?；將清洗過的硅片放入PECVD設(shè)備，沉積一層氮化硅薄膜，厚度約220nm；將硅片清洗，旋涂一層光刻膠，光刻膠參數(shù)為低速900rpm旋涂13s，高速4500rpm旋涂50s；然后覆蓋叉指電極掩模版，曝光7s，顯影65s；放入磁控濺射儀中，磁控濺射Cr膜，作為叉指電極層，厚度為550nm，隨后清洗掉硅片表面光刻膠；

步驟二，制備微腔：

將經(jīng)步驟一處理的硅片襯底，先用75％乙醇溶液將其表面擦拭干凈，采用火焰加熱法，將硅片襯底置于火焰上，從一端開始，每間隔1cm拉制一次，以形成2個錐狀的微腔；微腔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了敏感模塊的靈敏度，進(jìn)而該檢測設(shè)備的檢測能力得到增強(qiáng)，使其對氫氣的吸附能力極強(qiáng)；

步驟三，制備PANI膜：

取一定量的聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中形成飽和溶液，采用旋涂-提拉法將飽和溶液旋涂到經(jīng)步驟二處理過的硅片襯底的表面，旋涂的速度為3000rpm，旋涂10s，然后在100℃的烘箱中干燥過夜，在硅片襯底表面得到PANI膜；

步驟四，制備HKUST-1膜：

1)將硅片襯底放入磁控濺射中，本底真空低于1.5×10^-3Pa，磁控濺射12nm的Ni膜5，硅片取出待用；

2)稱取H₃BTC 0.336g于另一個小燒杯中，用19.2mL乙醇完全溶解得無色透明溶液，稱取Cu(NO₃)₂·3H₂O 0.7g于小燒杯中，用19.2mL去離子水溶解，將H₃BTC溶液沿?zé)诘谷隒u(NO₃)₂·3H₂O溶液中攪拌半小時，得到淺藍(lán)色的HKUST-1母液；將配制好的HKUST-1母液和硅片襯底置于50mL的反應(yīng)釜中，利用水熱合成法合成MOF膜，反應(yīng)溫度為135℃，反應(yīng)2天后，用鑷子將硅片襯底取出后用甲醇反復(fù)沖洗幾次，于100℃烘干1小時，在硅片襯底上得到藍(lán)色的HKUST-1膜，HKUST-1膜的厚度約為2～60μm；由于采用Ni層作為金屬有機(jī)骨架材料成膜的催化劑，PANI表面的Ni膜會與HKUST-1膜反應(yīng)，因此，一方面HKUST-1的成膜率提高了20％，另一方面PANI膜與HKUST-1膜的結(jié)合性能提高了10％，使結(jié)合膜層具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而使得由此制備而成的氣體感測模塊的感測性能更加穩(wěn)定；

步驟五，制備BSP膜：

1)BSP亞微米棒生長：In(NO₃)₃·x H₂O(0.08g)和H₃BTC(0.068g)加入到混合溶劑H₂O/DMF(1:1,10mL)中，室溫下攪拌10min制成A溶液，將有機(jī)光致變色化合物BSP(0.057mmol)加入到A溶液中，暗處攪拌1小時；

2)成膜：將BSP溶液旋凃硅片/PANI/HKUST-1膜上成膜，旋凃的速度為5000rpm，旋凃時間為5秒；由于在其使用的氣體敏感模塊的制備過程中，在其表面加入了具有熒光性能的BSP變色分子，該變色分子在電磁激發(fā)下，可在存在易燃易爆的危險環(huán)境中發(fā)出熒光，使該檢測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測環(huán)境中包括氫氣在內(nèi)的易燃易爆氣體，能使發(fā)生危險情況的可能性降低了15％；

步驟五，敏感模塊組裝：

將硅片襯底放入中空結(jié)構(gòu)外殼中，硅片部分朝下，敏感薄膜部分朝透氣小孔放置，金屬線連接硅片上叉指電極與數(shù)據(jù)讀取模塊。由于該敏感模塊的制作過程非常簡單方便且快捷，可節(jié)省大量的人力和物力，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力。

實(shí)驗(yàn)測試：

(1)氫氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣、氫氣和含氫氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入50ppm氫氣，氣體傳感器信號值在5s內(nèi)迅速變化到10.0mV，并于1min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于40s內(nèi)回到0值并于1min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣氨氣和含氨氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入500ppm氨氣，氣體傳感器信號值在2s內(nèi)迅速變化到15.0mV，并于1min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于10s內(nèi)回到0值并于1.5min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測試：25±2℃條件，分別通入空氣和含硫化氫的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入1ppm氨氣，氣體傳感器信號值在3s內(nèi)迅速變化到20.0mV，并于1min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于10s內(nèi)回到0值并于1min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對硫化氫氣體具有良好的響應(yīng)性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該敏感模塊還對氨氣和硫化氫這種有毒有害的氣體的敏感性能增強(qiáng)了10％和選擇性能提高了16％，使該檢測設(shè)備對有毒有害氣體的敏感度和選擇性都得到提高，降低了生產(chǎn)的風(fēng)險。

應(yīng)用場景4

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述設(shè)備包括罐體8；所述罐體8上下兩端對稱設(shè)置有排氣口12和排污口19，所述罐體8的兩個側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)液口21和排液口18，所述進(jìn)液口21一端連接有旋流器16，另一端沿水平方向延伸至罐體8外側(cè)，所述旋流器16設(shè)置于所述罐體8上部位置，且其下方設(shè)置有用于支撐旋流器16的旋流器支撐件17；所述罐體8的上部通過法蘭相連接，所述法蘭通過緊固件15緊固；所述罐體8的上部位置且與排氣口12保持縱向垂直的位置設(shè)置有一個過濾裝置22，所述過濾裝置22上方設(shè)置有一個氣體檢測器13，該氣體檢測器13設(shè)置于排氣口12處；所述排氣口12位置設(shè)置有電磁閥11；所述罐體8頂端設(shè)置有安全閥14。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地，所述排液口18設(shè)置于所述進(jìn)液口21下方。

優(yōu)選地，所述排液口18位于所述旋流器支撐件17下方。

優(yōu)選地，所述緊固件15為螺栓。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的氣體檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述氣體器包括敏感模塊10和數(shù)據(jù)讀取模塊20，所述敏感模塊10放置在中空結(jié)構(gòu)帶有透氣孔的外殼中。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該敏感模塊10包括硅片襯底、PANI膜4、Ni膜5、HKUST-1膜6和BSP膜7；所述硅片襯底包括硅片1、氮化硅膜2和Cr膜層3，氮化硅膜2用作絕緣層，Cr膜層3用作叉指電極層；所述Ni膜5采用磁控濺射法制備，厚度為20nm；所述HKUST-1膜6的厚度約為40μm；所述Cr膜層3與數(shù)據(jù)讀取模塊20導(dǎo)電連接。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的制備工藝流程框圖，如圖4所示，所述敏感模塊10的制作包括如下步驟：

步驟一，制備硅片襯底：

取N型硅片，裁剪尺寸為5cm×1cm，依次經(jīng)過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間為30min，然后用氮?dú)鈽尨蹈?；將清洗過的硅片放入PECVD設(shè)備，沉積一層氮化硅薄膜，厚度約300nm；將硅片清洗，旋涂一層光刻膠，光刻膠參數(shù)為低速900rpm旋涂13s，高速4500rpm旋涂50s；然后覆蓋叉指電極掩模版，曝光7s，顯影65s；放入磁控濺射儀中，磁控濺射Cr膜，作為叉指電極層，厚度為600nm，隨后清洗掉硅片表面光刻膠；

步驟二，制備微腔：

將經(jīng)步驟一處理的硅片襯底，先用75％乙醇溶液將其表面擦拭干凈，采用火焰加熱法，將硅片襯底置于火焰上，從一端開始，每間隔1cm拉制一次，以形成2個錐狀的微腔；微腔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了敏感模塊的靈敏度，進(jìn)而該檢測設(shè)備的檢測能力得到增強(qiáng)，使其對氫氣的吸附能力極強(qiáng)；

步驟三，制備PANI膜：

取一定量的聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中形成飽和溶液，采用旋涂-提拉法將飽和溶液旋涂到經(jīng)步驟二處理過的硅片襯底的表面，旋涂的速度為3000rpm，旋涂10s，然后在100℃的烘箱中干燥過夜，在硅片襯底表面得到PANI膜；

步驟四，制備HKUST-1膜：

1)將硅片襯底放入磁控濺射中，本底真空低于1.5×10^-3Pa，磁控濺射10nm的Ni膜5，硅片取出待用；

2)稱取H₃BTC 0.336g于另一個小燒杯中，用19.2mL乙醇完全溶解得無色透明溶液，稱取Cu(NO₃)₂·3H₂O 0.7g于小燒杯中，用19.2mL去離子水溶解，將H₃BTC溶液沿?zé)诘谷隒u(NO₃)₂·3H₂O溶液中攪拌半小時，得到淺藍(lán)色的HKUST-1母液；將配制好的HKUST-1母液和硅片襯底置于50mL的反應(yīng)釜中，利用水熱合成法合成MOF膜，反應(yīng)溫度為135℃，反應(yīng)2天后，用鑷子將硅片襯底取出后用甲醇反復(fù)沖洗幾次，于100℃烘干1小時，在硅片襯底上得到藍(lán)色的HKUST-1膜，HKUST-1膜的厚度約為2～60μm；由于采用Ni層作為金屬有機(jī)骨架材料成膜的催化劑，PANI表面的Ni膜會與HKUST-1膜反應(yīng)，因此，一方面HKUST-1的成膜率提高了30％，另一方面PANI膜與HKUST-1膜的結(jié)合性能提高了20％，使結(jié)合膜層具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而使得由此制備而成的氣體感測模塊的感測性能更加穩(wěn)定；

步驟五，制備BSP膜：

1)BSP亞微米棒生長：In(NO₃)₃·x H₂O(0.08g)和H₃BTC(0.068g)加入到混合溶劑H₂O/DMF(1:1,10mL)中，室溫下攪拌10min制成A溶液，將有機(jī)光致變色化合物BSP(0.057mmol)加入到A溶液中，暗處攪拌1小時；

2)成膜：將BSP溶液旋凃硅片/PANI/HKUST-1膜上成膜，旋凃的速度為5000rpm，旋凃時間為5秒；由于在其使用的氣體敏感模塊的制備過程中，在其表面加入了具有熒光性能的BSP變色分子，該變色分子在電磁激發(fā)下，可在存在易燃易爆的危險環(huán)境中發(fā)出熒光，使該檢測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測環(huán)境中包括氫氣在內(nèi)的易燃易爆氣體，能使發(fā)生危險情況的可能性降低了35％；

步驟五，敏感模塊組裝：

將硅片襯底放入中空結(jié)構(gòu)外殼中，硅片部分朝下，敏感薄膜部分朝透氣小孔放置，金屬線連接硅片上叉指電極與數(shù)據(jù)讀取模塊。由于該敏感模塊的制作過程非常簡單方便且快捷，可節(jié)省大量的人力和物力，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力。

實(shí)驗(yàn)測試：

(1)氫氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣、氫氣和含氫氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入1 00ppm氫氣，氣體傳感器信號值在3s內(nèi)迅速變化到30.0mV，并于20s內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于20s內(nèi)回到0值并于2min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣氨氣和含氨氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入1000ppm氨氣，傳感器信號值在2s內(nèi)迅速變化到10.0mV，并于2min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于10s內(nèi)回到0值并于2min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測試：25±2℃條件，分別通入空氣和含硫化氫的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入10ppm氨氣，傳感器信號值在2s內(nèi)迅速變化到25.0mV，并于2min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于40s內(nèi)回到0值并于2min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對硫化氫氣體具有良好的響應(yīng)性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該敏感模塊還對氨氣和硫化氫這種有毒有害的氣體的敏感性能增強(qiáng)了20％和選擇性能提高了30％，使該檢測設(shè)備對有毒有害氣體的敏感度和選擇性都得到提高，降低了生產(chǎn)的風(fēng)險。

應(yīng)用場景5

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述設(shè)備包括罐體8；所述罐體8上下兩端對稱設(shè)置有排氣口12和排污口19，所述罐體8的兩個側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)液口21和排液口18，所述進(jìn)液口21一端連接有旋流器16，另一端沿水平方向延伸至罐體8外側(cè)，所述旋流器16設(shè)置于所述罐體8上部位置，且其下方設(shè)置有用于支撐旋流器16的旋流器支撐件17；所述罐體8的上部通過法蘭相連接，所述法蘭通過緊固件15緊固；所述罐體8的上部位置且與排氣口12保持縱向垂直的位置設(shè)置有一個過濾裝置22，所述過濾裝置22上方設(shè)置有一個氣體檢測器13，該氣體檢測器13設(shè)置于排氣口12處；所述排氣口12位置設(shè)置有電磁閥11；所述罐體8頂端設(shè)置有安全閥14。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地，所述排液口18設(shè)置于所述進(jìn)液口21下方。

優(yōu)選地，所述排液口18位于所述旋流器支撐件17下方。

優(yōu)選地，所述緊固件15為螺栓。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的氣體檢測器13的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述氣體檢測器13包括敏感模塊10和數(shù)據(jù)讀取模塊20，所述敏感模塊10放置在中空結(jié)構(gòu)帶有透氣孔的外殼中。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該敏感模塊10包括硅片襯底、PANI膜4、Ni膜5、HKUST-1膜6和BSP膜7；所述硅片襯底包括硅片1、氮化硅膜2和Cr膜層3，氮化硅膜2用作絕緣層，Cr膜層3用作叉指電極層；所述Ni膜5采用磁控濺射法制備，厚度為30nm；所述HKUST-1膜6的厚度約為60μm；所述Cr膜層3與數(shù)據(jù)讀取模塊20導(dǎo)電連接。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的本發(fā)明采用的敏感模塊的制備工藝流程框圖，如圖4所示，所述敏感模塊10的制作包括如下步驟：

步驟一，制備硅片襯底：

取N型硅片，裁剪尺寸為5cm×1cm，依次經(jīng)過丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗，超聲時間為30min，然后用氮?dú)鈽尨蹈桑粚⑶逑催^的硅片放入PECVD設(shè)備，沉積一層氮化硅薄膜，厚度約400nm；將硅片清洗，旋涂一層光刻膠，光刻膠參數(shù)為低速900rpm旋涂13s，高速4500rpm旋涂50s；然后覆蓋叉指電極掩模版，曝光7s，顯影65s；放入磁控濺射儀中，磁控濺射Cr膜，作為叉指電極層，厚度為700nm，隨后清洗掉硅片表面光刻膠；

步驟二，制備微腔：

將經(jīng)步驟一處理的硅片襯底，先用75％乙醇溶液將其表面擦拭干凈，采用火焰加熱法，將硅片襯底置于火焰上，從一端開始，每間隔1cm拉制一次，以形成2個錐狀的微腔；微腔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了敏感模塊的靈敏度，進(jìn)而該檢測設(shè)備的檢測能力得到增強(qiáng)，使其對氫氣的吸附能力極強(qiáng)；

步驟三，制備PANI膜：

取一定量的聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中形成飽和溶液，采用旋涂-提拉法將飽和溶液旋涂到經(jīng)步驟二處理過的硅片襯底的表面，旋涂的速度為3000rpm，旋涂10s，然后在100℃的烘箱中干燥過夜，在硅片襯底表面得到PANI膜；

步驟四，制備HKUST-1膜：

1)將硅片襯底放入磁控濺射中，本底真空低于1.5×10^-3Pa，磁控濺射30nm的Ni膜5，硅片取出待用；

2)稱取H₃BTC 0.336g于另一個小燒杯中，用19.2mL乙醇完全溶解得無色透明溶液，稱取Cu(NO₃)₂·3H₂O 0.7g于小燒杯中，用19.2mL去離子水溶解，將H₃BTC溶液沿?zé)诘谷隒u(NO₃)₂·3H₂O溶液中攪拌半小時，得到淺藍(lán)色的HKUST-1母液；將配制好的HKUST-1母液和硅片襯底置于50mL的反應(yīng)釜中，利用水熱合成法合成MOF膜，反應(yīng)溫度為135℃，反應(yīng)2天后，用鑷子將硅片襯底取出后用甲醇反復(fù)沖洗幾次，于100℃烘干1小時，在硅片襯底上得到藍(lán)色的HKUST-1膜，HKUST-1膜的厚度約為2～60μm；由于采用Ni層作為金屬有機(jī)骨架材料成膜的催化劑，PANI表面的Ni膜會與HKUST-1膜反應(yīng)，因此，一方面HKUST-1的成膜率提高了30％，另一方面PANI膜與HKUST-1膜的結(jié)合性能提高了20％，使結(jié)合膜層具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而使得由此制備而成的氣體感測模塊的感測性能更加穩(wěn)定；

步驟五，制備BSP膜：

1)BSP亞微米棒生長：In(NO₃)₃·x H₂O(0.08g)和H₃BTC(0.068g)加入到混合溶劑H₂O/DMF(1:1,10mL)中，室溫下攪拌10min制成A溶液，將有機(jī)光致變色化合物BSP(0.057mmol)加入到A溶液中，暗處攪拌1小時；

2)成膜：將BSP溶液旋凃硅片/PANI/HKUST-1膜上成膜，旋凃的速度為5000rpm，旋凃時間為5秒；由于在其使用的氣體敏感模塊的制備過程中，在其表面加入了具有熒光性能的BSP變色分子，該變色分子在電磁激發(fā)下，可在存在易燃易爆的危險環(huán)境中發(fā)出熒光，使該檢測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測環(huán)境中包括氫氣在內(nèi)的易燃易爆氣體，能使發(fā)生危險情況的可能性降低了50％；

步驟五，敏感模塊組裝：

將硅片襯底放入中空結(jié)構(gòu)外殼中，硅片部分朝下，敏感薄膜部分朝透氣小孔放置，金屬線連接硅片上叉指電極與數(shù)據(jù)讀取模塊。由于該敏感模塊的制作過程非常簡單方便且快捷，可節(jié)省大量的人力和物力，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力。

實(shí)驗(yàn)測試：

(1)氫氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣、氫氣和含氫氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入500ppm氫氣，氣體傳感器信號值在2s內(nèi)迅速變化到50.0mV，并于2min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于1min內(nèi)回到0值并于2min內(nèi)趨于穩(wěn)定；經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測試：25±2℃條件，分別通入空氣氨氣和含氨氣的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入2000ppm氨氣，氣體經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，傳感器信號值在1s內(nèi)迅速變化到15.0mV，并于2min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于20s內(nèi)回到0值并于5min內(nèi)趨于穩(wěn)定；其數(shù)據(jù)變化率小于10％。經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測試：25±2℃條件，分別通入空氣和含硫化氫的氮?dú)?，流速?000ml/min，負(fù)載電阻為200Ω；通空氣時，氣體傳感器信號值為O；通入100ppm氨氣，傳感器信號值在1s內(nèi)迅速變化到30.0mV，并于3min內(nèi)信號值趨于穩(wěn)定；5min后通入空氣，信號值于2min內(nèi)回到0值并于5min內(nèi)趨于穩(wěn)定；其數(shù)據(jù)變化率小于10％。經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測試，其數(shù)據(jù)變化率小于10％。測試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測設(shè)備對硫化氫氣體具有良好的響應(yīng)性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該敏感模塊還對氨氣和硫化氫這種有毒有害的氣體的敏感性能增強(qiáng)了40％，選擇性能提高了50％，使該檢測設(shè)備對有毒有害氣體的敏感度和選擇性都得到提高，降低了生產(chǎn)的風(fēng)險。

根據(jù)應(yīng)用場景1至應(yīng)用場景5的應(yīng)用情況來看，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

1、本發(fā)明的實(shí)施例所提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備，該設(shè)備采用的氣體感測模塊由于基于電阻型的金屬有機(jī)骨架材料，且金屬有機(jī)骨架材料成膜于聚苯胺膜上，由于聚苯胺具有強(qiáng)烈的導(dǎo)電性，因此，進(jìn)一步增強(qiáng)了氣體感測模塊的靈敏度，進(jìn)而使該檢測設(shè)備對氣體的敏感程度得到大幅度的加強(qiáng)。此外，由于采用Ni層作為金屬有機(jī)骨架材料成膜的催化劑，PANI表面的Ni膜會與HKUST-1膜反應(yīng)，因此，一方面促進(jìn)了HKUST-1的成膜，另一方面提高了PANI膜與HKUST-1膜的結(jié)合性能，使結(jié)合膜層具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而使得由此制備而成的氣體感測模塊的感測性能更加穩(wěn)定。

2、本發(fā)明的實(shí)施例所提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備，由于在其使用的氣體敏感模塊的制備過程中，在其表面加入了具有熒光性能的BSP變色分子，該變色分子在電磁激發(fā)下，可在存在易燃易爆的危險環(huán)境中發(fā)出熒光，使該檢測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測環(huán)境中包括氫氣在內(nèi)的易燃易爆氣體，能使發(fā)生危險情況的可能性降低。

3、本發(fā)明的實(shí)施例所提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備，使用聚苯胺作為基底液旋涂硅片襯底，在制備過程中由于使硅片襯底制成了類似微腔的結(jié)構(gòu)，且加入了包括BSP在內(nèi)的材料，微腔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了敏感模塊的靈敏度，進(jìn)而該檢測設(shè)備的檢測能力得到增強(qiáng)，使其對氫氣的吸附能力極強(qiáng)；此外，該敏感模塊還對氨氣和硫化氫這種有毒有害的氣體具有很強(qiáng)的敏感和選擇性能，使該檢測設(shè)備對有毒有害氣體的敏感度和選擇性都得到提高，降低了生產(chǎn)的風(fēng)險；最后，由于該敏感模塊的制作過程非常簡單方便且快捷，可節(jié)省大量的人力和物力，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力，因此，本申請的實(shí)施例所提供的一種用于污水處理領(lǐng)域的氣體分離設(shè)備具有極大的推廣價值。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。