專利名稱：正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種正丙醇?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)境中的正丙醇?xì)怏w濃度。
背景技術(shù)：
正丙醇的結(jié)構(gòu)簡式為C3H7OH,又稱1-丙醇，是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，可做燃料油的殺菌劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥和香料的原料。長期接觸可致皮膚干燥、皸裂，甚至出現(xiàn)頭痛、倦睡、共濟(jì)失調(diào)以及眼、鼻、喉刺激癥狀?？诜芍聬盒?、嘔吐、腹痛、腹瀉、倦睡、昏迷甚至死亡。美國職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)則規(guī)定工廠車間中允許正丙醇?xì)怏w的最大濃度為492 mg/m3或200 ppm。目前正丙醇?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(shí)長、樣品用量大、使用條件苛刻等因素限制了其實(shí)際應(yīng)用，因而本實(shí)用新型提出了一種制作簡易、操作方便的正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，可通過靜態(tài)平衡吸附法方便、準(zhǔn)確地測定出大氣環(huán)境中的正丙醇?xì)怏w濃度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，該傳感器制作簡易、操作方便，能在數(shù)分鐘內(nèi)準(zhǔn)確地測定出正丙醇?xì)怏w的濃度。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，該傳感器檢測裝置包括帶閥門的進(jìn)氣管和出氣管，氮?dú)饨?jīng)過干燥器進(jìn)入一個(gè)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(shí)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(gè)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(gè)小型直流電源驅(qū)動(dòng)的小風(fēng)扇通過導(dǎo)線穿過橡膠塞，懸置于檢測瓶底部；正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器通過導(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(dòng)，并與頻率計(jì)數(shù)器相連接，構(gòu)成一個(gè)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氯化鈣。所述小風(fēng)扇的材質(zhì)是聚酯塑料，且驅(qū)動(dòng)小風(fēng)扇的小型直流電源的輸出電壓為f6V，驅(qū)動(dòng)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。所述正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器為涂膜壓電石英晶體傳感器，該傳感器包括一個(gè)石英晶體片，其雙面是金屬鍍膜膜層，所述金屬鍍膜膜層表面上的涂膜材料為鄰苯二甲酸二辛酯膜層，鄰苯二甲酸二辛酯膜層表面為2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層。所述石英晶體片為AT切型壓電石英晶體，所述金屬鍍膜膜層為鍍金或鍍銀膜層，厚度為5(T300 nm。且所述涂膜材料鄰苯二甲酸二辛酯膜層與2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層的質(zhì)量比為0.f 10:1，所述涂膜材料2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層的涂敷量為5 50μ g，它可以通過氫鍵作用高靈敏、高選擇性地吸附正丙醇?xì)怏w。該傳感器通過靜態(tài)平衡吸附法可方便、準(zhǔn)確地測定出正丙 醇?xì)怏w的濃度。[0005]整個(gè)裝置由以上幾個(gè)部件組裝而成，易拆除更換，便于攜帶。其特征是靜態(tài)檢測傳感器的設(shè)計(jì)、AT切型雙面鍍銀或鍍金壓電石英晶體傳感器的應(yīng)用和對正丙醇?xì)怏w有特異吸附功能的2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴/鄰苯二甲酸二辛酯的使用。其主要工作原理是正丙醇?xì)怏w能夠選擇性地吸附在所述涂膜材料上，產(chǎn)生的細(xì)微小質(zhì)量變化會(huì)使傳感器的諧振頻率發(fā)生變化，以頻率變化值來計(jì)算所測氣樣中正丙醇?xì)怏w的濃度。在裝置的設(shè)計(jì)上，氮?dú)庥蛇M(jìn)氣管進(jìn)入檢測室，待測氣樣由微量進(jìn)樣器注入。氮?dú)饪梢允刮皆?-甲基間苯二酚杯[4]芳烴/鄰苯二甲酸二辛酯涂膜材料上的正丙醇?xì)怏w脫附，使傳感器諧振頻率恢復(fù)到初值。整個(gè)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(shí)間和簡化操作過程。本實(shí)用新型的有益效果是，該傳感器具有制作簡單、成本低廉、靈敏度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可以準(zhǔn)確、快速地測定出正丙醇?xì)怏w的濃度，且檢測過程省時(shí)省力，非常方便。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。附

圖1是傳感器檢測裝置的示意圖。附圖2是正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測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.正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，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(jì)數(shù)器。附圖2中，71.石 英晶體片，72.金屬鍍膜膜層，73.鄰苯二甲酸二辛酯膜層，74.2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，氮?dú)饨?jīng)過干燥器3后進(jìn)入一個(gè)由超級恒溫器4控溫的密閉檢測瓶5內(nèi)，一個(gè)小型直流電源13 (輸出電壓為3V)驅(qū)動(dòng)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(gè)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，正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器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(dòng)的TTL振蕩器14相連，TTL振蕩器14再與頻率計(jì)數(shù)器16相連接，構(gòu)成一個(gè)完整的傳感檢測回路。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。如圖2所示，在正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器7中，石英晶體片71為AT切型壓電石英晶體，金屬鍍膜膜層72為鍍銀膜層，厚度為120 nm。鍍銀膜層表面上的涂膜材料為24 μ g鄰苯二甲酸二辛酯膜層73，鄰苯二甲酸二辛酯膜層73表面為8yg 2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層74，兩者質(zhì)量比為3:1。要提到的是，傳感器上的涂膜材料2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴/鄰苯二甲酸二辛酯是此傳感檢測的關(guān)鍵物質(zhì)，它可以通過氫鍵作用對正丙醇?xì)怏w進(jìn)行聞靈敏、聞選擇性吸附。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(shí)頻率計(jì)數(shù)器16會(huì)顯示出振蕩的頻率，然后打開氮?dú)膺M(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)快速注入正丙醇?xì)鈽?，待頻率穩(wěn)定后記錄下頻率值F2 ；3.每個(gè)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(jì)算出氣樣中正丙醇?xì)怏w的濃度值；4.檢測完畢后打開氮?dú)膺M(jìn)氣管I和出氣管2，使頻率計(jì)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(shí)用新型可以應(yīng)用于環(huán)境大氣中正丙醇?xì)怏w的靜態(tài)分析檢測。所使用的涂膜壓電石英晶體傳感器具有靈敏響應(yīng)特性，能及時(shí)反映出被檢測氣樣中正丙醇?xì)怏w的濃度。只要將正丙醇 氣樣注入密閉檢測瓶，就可以達(dá)到快速、準(zhǔn)確測定正丙醇?xì)怏w的目的。
權(quán)利要求1.一種正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器(7)，其特征是:該傳感器包括一個(gè)石英晶體片(71)，其雙面是金屬鍍膜膜層(72)，所述金屬鍍膜膜層(72)表面上的涂膜材料為鄰苯二甲酸二辛酯膜層(73)，鄰苯二甲酸二辛酯膜層(73)表面為2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層(74)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，其特征是:所述石英晶體片(71)為AT切型壓電石英晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，其特征是:所述金屬鍍膜膜層(72)為鍍金或鍍銀膜層，厚度為5(T300nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，其特征是:所述涂膜材料鄰苯二甲酸二辛酯膜層(73)與2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層(74)的質(zhì)量比為0.f 10:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器，其特征是:所述涂膜材料2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜 層(74)的涂敷量為5 50 μ g。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種正丙醇?xì)怏w靜態(tài)檢測傳感器(7)，該傳感器包括一個(gè)石英晶體片(71)，其雙面是金屬鍍膜膜層(72)，所述金屬鍍膜膜層(72)表面上的涂膜材料為鄰苯二甲酸二辛酯膜層(73)，鄰苯二甲酸二辛酯膜層(73)表面為2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層(74)，二者質(zhì)量比為0.1~10:1，其中2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴膜層(74)的涂敷量為5~50μg，通過氫鍵作用高靈敏、高選擇性地吸附正丙醇?xì)怏w。本實(shí)用新型的效果和益處在于該傳感器具有制作簡單、成本低廉、靈敏度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，通過靜態(tài)平衡吸附法可方便、準(zhǔn)確地測定出大氣環(huán)境中的正丙醇?xì)怏w濃度。
文檔編號G01N5/02GK203148805SQ201320170109
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者曹忠, 曹婷婷, 高妮, 周婷 申請人:長沙理工大學(xué)