[发明专利]实验环境中挥发苯气体浓度检测系统和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境安全技术领域，尤其是涉及一种能够快速、准确检测实验室环境中苯浓度的实验环境中挥发苯气体浓度检测系统和检测方法。

背景技术

苯是一种无色、具有特殊芳香气味的液体，能与醇、醚、丙酮和四氯化碳互溶，微溶于水。苯具有易挥发、易燃的特点，其蒸气有爆炸性。经常接触苯，皮肤可因脱脂而变干燥，脱屑，有的出现过敏性湿疹。长期吸入苯能导致再生障碍性贫血。

苯主要来自建筑装饰中大量使用的化工原料，如涂料。在涂料的成膜和固化过程中，其中所含有的苯、苯类等可挥发成分会从涂料中释放，造成污染。

目前对于低浓度苯检测方法主要依靠仪器分析的方法，如气相色谱法等。上述检测方法虽然可以准确的检测环境中微量苯的浓度，但是普遍存在检测周期长、成本昂贵等不足；而且，需要经过专业培训的熟练技术人员操作仪器设备，无法实现环境中微量苯的现场准确快速检测。

因此，目前使用的用于微量苯的检测系统存在灵敏度低、选择性差、稳定性差或者不能长期使用的问题。

中国专利授权公告号：CN101846610A，授权公告日2010年9月29日，公开了一种气体检测装置及气体检测系统，其包括石英板、第一电极、第二电极及吸附层，所述石英板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一电极形成于第一表面，所述第二电极形成于第二表面，所述吸附层形成于第一电极表面，所述吸附层由铱-二氧化铱纳米棒组成，用于吸附待检测气体，以使气体检测装置的质量发生变化，从而获得待检测气体的浓度。该发明存在检测速度慢，检测精度低的不足。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的气体检测方法的检测周期长、成本高、设备昂贵的不足，提供了一种能够快速、准确检测实验室环境中苯浓度的实验环境中挥发苯气体浓度检测系统和检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种实验环境中挥发苯气体浓度检测系统，包括控制器，存储器、底板，设于底板上的横截面呈矩形的气室、尾气处理装置和支撑架，设于支撑架上的导向结构和横向丝杆；

所述气室内壁顶部设有用于向下吹风的若干个风扇，气室内侧壁由上至下依次设有至少2层气体敏感膜、用于支撑气体敏感膜的由电热丝构成的金属网、位于金属网下部并将气室内分隔为上下两部分的水平隔板，气室内底部设有托板、检测头和沿托板上表面螺旋分布的轨道，检测头上设有MQ-2传感器、MQ-135传感器和苯传感器；气体敏感膜上设有若干个通孔，与气体敏感膜位置相对应的气室内壁上设有若干条导气竖槽；

横向丝杆一端与设于支撑架上的第一电机的转轴连接，所述气室上设有用于插入水平隔板的开口，水平隔板外端设有连接板，检测头下部设有用于带动检测头沿轨道运动的第二电机，连接板与丝杆螺纹连接，连接板与导向结构滑动连接，位于水平隔板上部和下部的气室上分别设有一组进气管和出气管；进气管和出气管上均设有电磁阀；开口和水平隔板之间设有密封结构；尾气处理装置与气室上部的出气管相连通；

控制器分别与存储器、各个电扇、各个电磁阀、金属网、第一电机、第二电机、MQ-2传感器、MQ-135传感器和苯传感器电连接。

气体敏感膜用于吸附实验室气体，气体敏感膜具有气体富集作用，可将气体敏感膜依次在HNO3(1∶1)、丙酮和双蒸水中超声清洗15min，清洗后的电极置于室温下晾干备用；按一定比例将苹果汁与聚乙二醇溶液混合，用超声振荡均匀得到混合物，用微量注射器吸取5μL质量分数为5％Nafion的混合物，滴涂于气体敏感膜表面，室温下晾干待用。

金属网用于加热气体敏感膜，各个风扇用于将经过烘烤从气体敏感膜中散发出来的气体吹向气室下部，便于各个传感器检测；水平隔板用于分隔气室上部和下部，从而方便气室上部和下部同时进行气体富集和传感器清洗；支撑架、导向结构、横向丝杆和第一电机用于带动水平隔板水平移动，从而使控制器可通过第一电机控制水平隔板将气室内分为上下两部分或者使气室恢复为一个整体；托板给轨道提供支撑，轨道给检测头提供移动至托板不同部位的导向，MQ-2传感器和MQ-135传感器分别用于检测环境信号，苯传感器用于检测苯气体信号；第二电机用于带动检测头沿轨道移动。

由于传感器对被检测的目标气体均具有交叉敏感特性，因此本发明采用MQ-2传感器和MQ-135传感器作为辅助传感器，苯传感器作为检测苯气体的主传感器，将MQ-2传感器、MQ-135传感器和苯传感器检测的信号进行融合，得到了传感器融合信号signal(t)，从而既保留了主传感器的检测信息，又保留了主力传感器与辅助传感器之间的信号差异信息，提高了检测精度。