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一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管的制作方法

文檔序號(hào):11942083閱讀:459來源:國(guó)知局
一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及廢舊橡膠裂解裝置,尤其涉及一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管。



背景技術(shù):

海上平臺(tái)一般是指高出海面且具有水平臺(tái)面的一種桁架構(gòu)筑物,供進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)用,例如海上石油平臺(tái)。其形式有樁式、繃?yán)K式和重力式等,其中的樁式平臺(tái)由承臺(tái)和樁基構(gòu)成,樁基有木樁、鋼樁和鋼筋混凝土樁等。目前海上石油平臺(tái)上的管道需從平臺(tái)上穿入到平臺(tái)之下,現(xiàn)有的固定組件無法滿足這種情況,通常需要額外配置多個(gè)管件并且管件分別與平臺(tái)固定,這導(dǎo)致了成本的浪費(fèi)及安裝的繁瑣。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明旨在提供一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管,以解決上述的技術(shù)問題。

本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管,包括固定底座、墊板和套管;所述墊板固設(shè)于所述固定底座上方;所述套管沿所述墊板垂直向上延伸成為一個(gè)弧形狀;所述套管包括形狀一致方向相對(duì)的第一套管和第二套管;所述第一套管和所述第二套管之間通過多塊拼板相連;每塊所述拼板通過緊固件相連接;所述固定底座周邊設(shè)置有定位槽,所述定位槽用于與其他集束護(hù)管相連時(shí)的定位;所述拼板的兩端設(shè)置有垂直加強(qiáng)板;所述垂直加強(qiáng)板外面覆蓋有組裝板。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管結(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(cè)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-第一套管,9-氣體檢測(cè)器,10-敏感模塊,11-垂直加強(qiáng)板,12-組裝板,13-第二套管,14-固定底座,15-定位槽,16-定位螺栓,20-數(shù)據(jù)讀取模塊,17-拼板,18-墊板。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)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(shí),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(qǐng)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(gè)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(duì)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(huì)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(huì)產(chǎn)生各種氣體,這些氣體的產(chǎn)生不僅會(huì)影響儀器本身的使用,而且會(huì)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(cè)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(shí)反饋監(jiān)測(cè)到氣體數(shù)據(jù)的氣體傳感器。

常規(guī)的檢測(cè)氣體的方法是在現(xiàn)場(chǎng)采集氣體,存儲(chǔ)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(cè)氣體中的成分以及定量等問題,然而,上述檢測(cè)方法不僅需要大量的采樣人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(cè)其對(duì)環(huán)境功能的危害性。

在已有的報(bào)道中,已經(jīng)存在采用無機(jī)膜材料制成氣體檢測(cè)傳感器來檢測(cè)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(shí)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(duì)水分子敏感,又能及時(shí)監(jiān)測(cè)和分離被測(cè)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(jià)值。其中HKUST-1是一種典型的金屬有機(jī)骨架材料,其對(duì)氫氣非常敏感,當(dāng)其與氫氣接觸時(shí),HKUST-1的骨架柔性會(huì)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(huì)引起其單胞的變化,而單胞的變化最終會(huì)導(dǎo)致HKUST-1膜電阻的改變,通過測(cè)量電阻可以靈敏的反應(yīng)待測(cè)氫氣的濃度變化。

本發(fā)明基于電阻型HKUST-1膜材料,設(shè)計(jì)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

應(yīng)用場(chǎng)景1

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示,包括固定底座14、墊板18和套管;所述墊板18固設(shè)于所述固定底座14上方;所述套管沿所述墊板18垂直向上延伸成為一個(gè)弧形狀;所述套管包括形狀一致方向相對(duì)的第一套管8和第二套管13;所述第一套管8和所述第二套管13之間通過多塊拼板17相連;每塊所述拼板17通過緊固件相連接;所述固定底座14周邊設(shè)置有定位槽15,所述定位槽15用于與其他集束護(hù)管相連時(shí)的定位;所述拼板17的兩端設(shè)置有垂直加強(qiáng)板11;所述垂直加強(qiáng)板11外面覆蓋有組裝板12。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管結(jié)構(gòu)設(shè)置合理,從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地,所述緊固件為定位螺栓16。

優(yōu)選地,所述拼板14上設(shè)置有氣體檢測(cè)器9。

優(yōu)選地,所述氣體檢測(cè)器9固設(shè)于所述拼板17內(nèi)側(cè),第一套管8和第二套管13圍成的空間內(nèi)。

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(cè)器9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,所述氣體檢測(cè)器9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(shí)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(gè)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(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力得到增強(qiáng),使其對(duì)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(cè)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(cè)模塊的靈敏度,進(jìn)而使該檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(gè)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(shí),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(shí),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(huì)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(cè)模塊的感測(cè)性能更加穩(wěn)定;

步驟五,制備BSP膜:

1)BSP亞微米棒生長(zhǎng):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(shí);

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(shí)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(xiǎn)環(huán)境中發(fā)出熒光,使該檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測(cè)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(xiǎn)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(jiǎn)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(cè)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)猓魉贋?000ml/min,負(fù)載電阻為200Ω;通空氣時(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入1ppm氫氣,氣體傳感器信號(hào)值在10s內(nèi)迅速變化到1.0mV,并于20s內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;1min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%;測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入100ppm氨氣,氣體傳感器信號(hào)值在10s內(nèi)迅速變化到5.0mV,并于1min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%;測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)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)?,流速?000ml/min,負(fù)載電阻為200Ω;通空氣時(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入0.05ppm硫化氫氣體,氣體傳感器信號(hào)值在10s內(nèi)迅速變化到3.0mV,并于30s內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%;測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(duì)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(cè)設(shè)備對(duì)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(xiǎn)。

應(yīng)用場(chǎng)景2

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示,包括固定底座14、墊板18和套管;所述墊板18固設(shè)于所述固定底座14上方;所述套管沿所述墊板18垂直向上延伸成為一個(gè)弧形狀;所述套管包括形狀一致方向相對(duì)的第一套管8和第二套管13;所述第一套管8和所述第二套管13之間通過多塊拼板17相連;每塊所述拼板17通過緊固件相連接;所述固定底座14周邊設(shè)置有定位槽15,所述定位槽15用于與其他集束護(hù)管相連時(shí)的定位;所述拼板17的兩端設(shè)置有垂直加強(qiáng)板11;所述垂直加強(qiáng)板11外面覆蓋有組裝板12。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管結(jié)構(gòu)設(shè)置合理,從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地,所述緊固件為定位螺栓16。

優(yōu)選地,所述拼板14上設(shè)置有氣體檢測(cè)器9。

優(yōu)選地,所述氣體檢測(cè)器9固設(shè)于所述拼板17內(nèi)側(cè),第一套管8和第二套管13圍成的空間內(nèi)。

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(cè)器9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,所述氣體檢測(cè)器9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8nm;所述HKUST-1膜6的厚度約為10μm;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(shí)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(gè)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(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力得到增強(qiáng),使其對(duì)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(gè)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(shí),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(shí),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(huì)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(cè)模塊的感測(cè)性能更加穩(wěn)定;

步驟五,制備BSP膜:

1)BSP亞微米棒生長(zhǎng):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(shí);

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(shí)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(xiǎn)環(huán)境中發(fā)出熒光,使該檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測(cè)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(xiǎn)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(jiǎn)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(cè)試:

(1)氫氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入10ppm氫氣,氣體傳感器信號(hào)值在8s內(nèi)迅速變化到3.0mV,并于30s內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;1min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入200ppm氨氣,氣體傳感器信號(hào)值在5s內(nèi)迅速變化到10.0mV,并于1min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入0.1ppm氨氣,氣體傳感器信號(hào)值在7s內(nèi)迅速變化到5.0mV,并于30s內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(duì)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(cè)設(shè)備對(duì)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(xiǎn)。

應(yīng)用場(chǎng)景3

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示,包括固定底座14、墊板18和套管;所述墊板18固設(shè)于所述固定底座14上方;所述套管沿所述墊板18垂直向上延伸成為一個(gè)弧形狀;所述套管包括形狀一致方向相對(duì)的第一套管8和第二套管13;所述第一套管8和所述第二套管13之間通過多塊拼板17相連;每塊所述拼板17通過緊固件相連接;所述固定底座14周邊設(shè)置有定位槽15,所述定位槽15用于與其他集束護(hù)管相連時(shí)的定位;所述拼板17的兩端設(shè)置有垂直加強(qiáng)板11;所述垂直加強(qiáng)板11外面覆蓋有組裝板12。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管結(jié)構(gòu)設(shè)置合理,從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地,所述緊固件為定位螺栓16。

優(yōu)選地,所述拼板14上設(shè)置有氣體檢測(cè)器9。

優(yōu)選地,所述氣體檢測(cè)器9固設(shè)于所述拼板17內(nèi)側(cè),第一套管8和第二套管13圍成的空間內(nèi)。

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(cè)器9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,所述氣體檢測(cè)器9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(shí)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(gè)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(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力得到增強(qiáng),使其對(duì)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(gè)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(shí),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(shí),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(huì)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(cè)模塊的感測(cè)性能更加穩(wěn)定;

步驟五,制備BSP膜:

1)BSP亞微米棒生長(zhǎng):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(shí);

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(shí)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(xiǎn)環(huán)境中發(fā)出熒光,使該檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測(cè)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(xiǎn)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(jiǎn)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(cè)試:

(1)氫氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入50ppm氫氣,氣體傳感器信號(hào)值在5s內(nèi)迅速變化到10.0mV,并于1min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入500ppm氨氣,氣體傳感器信號(hào)值在2s內(nèi)迅速變化到15.0mV,并于1min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入1ppm氨氣,氣體傳感器信號(hào)值在3s內(nèi)迅速變化到20.0mV,并于1min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(duì)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(cè)設(shè)備對(duì)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(xiǎn)。

應(yīng)用場(chǎng)景4

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示,包括固定底座14、墊板18和套管;所述墊板18固設(shè)于所述固定底座14上方;所述套管沿所述墊板18垂直向上延伸成為一個(gè)弧形狀;所述套管包括形狀一致方向相對(duì)的第一套管8和第二套管13;所述第一套管8和所述第二套管13之間通過多塊拼板17相連;每塊所述拼板17通過緊固件相連接;所述固定底座14周邊設(shè)置有定位槽15,所述定位槽15用于與其他集束護(hù)管相連時(shí)的定位;所述拼板17的兩端設(shè)置有垂直加強(qiáng)板11;所述垂直加強(qiáng)板11外面覆蓋有組裝板12。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管結(jié)構(gòu)設(shè)置合理,從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地,所述緊固件為定位螺栓16。

優(yōu)選地,所述拼板14上設(shè)置有氣體檢測(cè)器9。

優(yōu)選地,所述氣體檢測(cè)器9固設(shè)于所述拼板17內(nèi)側(cè),第一套管8和第二套管13圍成的空間內(nèi)。

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(cè)器9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,所述氣體檢測(cè)器9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(shí)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(gè)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(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力得到增強(qiáng),使其對(duì)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(gè)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(shí),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(shí),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(huì)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(cè)模塊的感測(cè)性能更加穩(wěn)定;

步驟五,制備BSP膜:

1)BSP亞微米棒生長(zhǎng):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(shí);

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(shí)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(xiǎn)環(huán)境中發(fā)出熒光,使該檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測(cè)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(xiǎn)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(jiǎn)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(cè)試:

(1)氫氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入1 00ppm氫氣,氣體傳感器信號(hào)值在3s內(nèi)迅速變化到30.0mV,并于20s內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入1000ppm氨氣,傳感器信號(hào)值在2s內(nèi)迅速變化到10.0mV,并于2min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入10ppm氨氣,傳感器信號(hào)值在2s內(nèi)迅速變化到25.0mV,并于2min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(duì)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(cè)設(shè)備對(duì)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(xiǎn)。

應(yīng)用場(chǎng)景5

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示,包括固定底座14、墊板18和套管;所述墊板18固設(shè)于所述固定底座14上方;所述套管沿所述墊板18垂直向上延伸成為一個(gè)弧形狀;所述套管包括形狀一致方向相對(duì)的第一套管8和第二套管13;所述第一套管8和所述第二套管13之間通過多塊拼板17相連;每塊所述拼板17通過緊固件相連接;所述固定底座14周邊設(shè)置有定位槽15,所述定位槽15用于與其他集束護(hù)管相連時(shí)的定位;所述拼板17的兩端設(shè)置有垂直加強(qiáng)板11;所述垂直加強(qiáng)板11外面覆蓋有組裝板12。

本發(fā)明的上述實(shí)施例提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管結(jié)構(gòu)設(shè)置合理,從而解決了上述技術(shù)問題。

優(yōu)選地,所述緊固件為定位螺栓16。

優(yōu)選地,所述拼板14上設(shè)置有氣體檢測(cè)器9。

優(yōu)選地,所述氣體檢測(cè)器9固設(shè)于所述拼板17內(nèi)側(cè),第一套管8和第二套管13圍成的空間內(nèi)。

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(cè)器9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,所述氣體檢測(cè)器9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(shí)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(gè)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(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力得到增強(qiáng),使其對(duì)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(gè)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(shí),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(shí),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(huì)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(cè)模塊的感測(cè)性能更加穩(wěn)定;

步驟五,制備BSP膜:

1)BSP亞微米棒生長(zhǎng):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(shí);

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(shí)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(xiǎn)環(huán)境中發(fā)出熒光,使該檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測(cè)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(xiǎn)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(jiǎn)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(cè)試:

(1)氫氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入500ppm氫氣,氣體傳感器信號(hào)值在2s內(nèi)迅速變化到50.0mV,并于2min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氫氣具有良好的響應(yīng)性能。

(2)氨氣測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入2000ppm氨氣,氣體經(jīng)過2000次穩(wěn)定性測(cè)試,傳感器信號(hào)值在1s內(nèi)迅速變化到15.0mV,并于2min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)氨氣具有良好的響應(yīng)性能。

(3)硫化氫測(cè)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(shí),氣體傳感器信號(hào)值為O;通入100ppm氨氣,傳感器信號(hào)值在1s內(nèi)迅速變化到30.0mV,并于3min內(nèi)信號(hào)值趨于穩(wěn)定;5min后通入空氣,信號(hào)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(cè)試,其數(shù)據(jù)變化率小于10%。測(cè)試結(jié)果顯示該固體廢棄物檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(duì)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(cè)設(shè)備對(duì)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(xiǎn)。

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景1至應(yīng)用場(chǎng)景5的應(yīng)用情況來看,本發(fā)明提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管具有以下優(yōu)勢(shì):

1、本發(fā)明采用的氣體感測(cè)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(cè)模塊的靈敏度,進(jìn)而使該檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(huì)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(cè)模塊的感測(cè)性能更加穩(wěn)定。

2、本發(fā)明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(xiǎn)環(huán)境中發(fā)出熒光,使該檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)定性和定量的檢測(cè)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(xiǎn)情況的可能性降低。

3、本發(fā)明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(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力得到增強(qiáng),使其對(duì)氫氣的吸附能力極強(qiáng);此外,該敏感模塊還對(duì)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(cè)設(shè)備對(duì)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(xiǎn);最后,由于該敏感模塊的制作過程非常簡(jiǎn)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(qǐng)的實(shí)施例所提供的一種多用石油平臺(tái)集束護(hù)管具有極大的推廣價(jià)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(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)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(duì)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。

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