[发明专利]实验室甲烷泄漏检测装置和检测方法

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甲烷浓度的实验室甲烷泄漏检测装置和检测方法。

背景技术

甲烷是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯，在常温下为一种无色、无味的气体，极难溶于水。

甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25％-30％时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离，可致窒息死亡。甲烷易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。

目前对于低浓度甲烷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甲烷的浓度，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甲烷的现场准确快速检测。

因此，目前使用的用于微量甲烷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甲烷浓度的实验室甲烷泄漏检测装置和检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种实验室甲烷泄漏检测装置，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；

所述气室内由上至下依次设有检测头、托板、沿托板上表面螺旋分布的轨道、将气室内分隔为上下两部分的水平隔板、波浪形的气体敏感膜和用于支撑气体敏感膜的由电热丝构成的波浪形的金属网；气室内壁底部设有用于向上吹风的若干个风扇和若干个超声波发生器；检测头上设有MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲烷传感器；气体敏感膜上设有若干个通孔；

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；气室上部和下部的进气管上分别设有第一气体流量计和第二气体流量计；开口和水平隔板之间设有密封结构；

控制器分别与存储器、各个电扇、各个电磁阀、各个气体流量计、金属网、各个超声波发生器、第一电机、第二电机、MQ-2传感器、MQ-135传感器和甲烷传感器电连接。

波浪形的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，而波浪形的气体敏感膜增大了与实验气体的接触面积，吸附效果更好，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。

由于甲烷气体的密度小于空气，因此，气室上部用于检测甲烷气体，下部用于气体富集，并且气体敏感膜位于气室下部的顶部；气室上部和下部的进气管处的第一气体流量计和第二气体流量计可以控制充入气体的剂量；超声波发生器可使气体敏感膜轻微的抖动，有利于吸附的气体从气体敏感膜中散发出来；波浪形的金属网用于加热波浪形的气体敏感膜，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上部，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传感器清洗和气体富集；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，甲烷传感器用于检测甲烷气体信号；第二电机用于带动检测头沿轨道移动。