一种新型的氨气浓度检测仪制造技术

一种新型的氨气浓度检测仪，该检测仪包括空气泵、第一液体泵、第二液体泵、氨气吸收装置、微混合器、微反应器、FEP管、LED光源、滤光片、光电转换器、A/D转换器和数据采集系统；本实用新型专利技术基于微流体技术和LED光源检测技术，能够快速检测空气中氨气浓度；与传统设备相比，有效缩短了检测时间，减少了检测试剂消耗，降低了设备价格，实现了便携、快速检测的目的；该检测仪可用于监测工厂、居民区、农场等处的氨气浓度，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及污染物检测
，具体涉及一种新型的氨气浓度检测仪。
技术介绍
随着经济的发展，包括京沪在内的我国黄淮海平原和长江三角洲多地持续出现大雾和灰霾天气，严重影响了居民的日常生活。其中一个最重要的因素，就是大气中颗粒物PM2.5的超标，这引发了公众对空气质量对健康造成影响的严重担忧。作为大气中唯一的碱性气体，氨气在于与二氧化硫、氮氧化物等酸性物质反应生成的铵盐，形成了雾霾中最主要的两种铵盐——硫酸铵、硝酸铵，在平时天气中，两者的质量浓度总和大约占PM2.5的10％～20％以下，但在重污染天里，则剧升至40％～50％以上。因此，氨气浓度的检测对于PM2.5的检测和防治十分重要。现有常用氨气浓度检测方法主要包括滤膜法和扩散管法。但是这两种方法都需要较长采样时间，操作过程繁琐，且消耗试剂较多，不利于连续检测。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种新型的氨气浓度检测仪，使其能够连续检测氨气浓度，并且可以实现检测仪的微型化，从而有效减少试剂消耗量，达到节能便携的目的。为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种新型的氨气浓度检测仪，包括氨气吸收装置4,所述氨气吸收装置4的气体入口和空气泵1连接，通过空气泵1向其内注入含氨空气，氨气吸收装置4的液体入口和第一液体泵2连接，通过第一液体泵2向其内注入吸收溶液；所述氨气吸收装置4的液体出口连接微混合器5入口，微混合器5入口还连接第二液体泵3，通过第二液体泵3向微混合器5内注入荧光试剂；所述微混合器5出口依次连接微反应器6和FEP管7，FEP管7一侧设置LED光源8，且FEP管7和LED光源8间设置滤光片9，FEP管7另一侧设置光电转换器10，光电转换器10依次连接A/D转换器11和数据采集系统12。所述空气泵1、第一液体泵2、第二液体泵3、氨气吸收装置4、微混合器5、微反应器6、FEP管7之间的连接均以PTFE管相连，避免氨气吸附。所述氨气吸收装置4采用两块有机玻璃制成，两块有机玻璃相对面开有气体通道和液体通道，其中气体通道在上部，液体通道在下部；上方有机玻璃的上部为气体入口即含氨空气入口，下方有机玻璃的下部为液体入口即吸收溶液入口；气体通道的长度比液体通道长度长10mm，确保气流形成比较稳定的层状流；液体通道的底部通过放置棉纱网来形成亲水表面，浓度5mmol/L的稀硫酸溶液作为吸收溶液由下方液体入口进入，在亲水表面上形成一层极薄的液膜，从而与气相一起形成稳定的分层流。所述微混合器5为Y型微通道，采用PDMS材料制成，粘接在玻璃基底上；通道底部设置有一系列“V”型凸起纹路，加快流体混合。所述氨气吸收装置(4)中的气液流速比为224:1。和现有技术相比，本技术具有以下优点：1、将含氨空气和吸收溶液注入氨气吸收装置中，形成气液分层流。将空气中的氨气吸收入酸性吸收溶液中。相对于空气中的氨气浓度，水样中的铵根离子更容易检测，且精确度更高。通过检测溶液中的铵根离子浓度，计算出空气中的氨气浓度。2、优化设计氨气吸收装置中的气液流速，使浓度较低的氨气浓缩到少量的吸收溶液中。水样中铵根离字浓度检测下限已知，通过提高氨气的浓缩比，从而提高氨气浓度的检测下限。3、设计微型混合器和反应器，使检测仪微型化，实现了检测仪的便携性。同时极大地减少了试剂的消耗量，有利于节能减排。4、利用LED光源作为荧光检测的激发光源，利用光电转换器将检测的光信号转化为电信号。有效缩小了检测部件的体积，且极大的降低了光源的能耗。5、通过优化氨气吸收装置中的气液流速比，使空气中的氨气被快速浓缩到吸收溶液中，同时优化设计微混合器和微反应器，缩短检测时间，实现检测仪的连续检测。附图说明图1为本技术一种新型氨气浓度检测仪的系统示意图。图2为本技术一种新型氨气浓度检测仪的氨气吸收装置结构示意图。图3为本技术一种新型氨气浓度检测仪的微混合器结构示意图。图4为本技术一种新型氨气浓度检测仪的荧光检测装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。如图1所示，空气泵1将待测含氨空气注入氨气吸收装置4，第一液体泵2将5mmol/L的稀硫酸溶液作为吸收溶液注入氨气吸收装置4，在氨气吸收装置4中形成稳定的气液分层流，空气中的氨气不断通过相界面被吸收溶液中的稀硫酸吸收。吸收完全后的待测溶液进入微混合器5，与第二液体泵3注入的荧光试剂混合。荧光试剂由邻苯二甲醛溶液、磷酸氢二钠PH缓冲剂和亚硫酸钠溶液按一定比例混合而成，放入棕色试剂瓶在4℃条件下避光保存。充分混合后的溶液进入微反应器6。微反应器6为一段螺旋毛细不锈钢管，管外壁缠绕电加热丝。确保微反应器内的混合溶液在较高温度下进行荧光反应生成荧光物质。反应完全后的溶液进入FEP管7，LED光源8所发射的激发光通过滤光片9滤去杂光后垂直照射在管内的荧光物质上，荧光物质在激发光的作用下发射出425nm波长的荧光，发射荧光被光电转换器10检测到，并将光信号转化为电信号。所得到的电信号被A/D转换器11转换为数字信号，然后被数据采集系统12采集。利用标准氯化铵溶液标定信号大小所对应的铵根离子浓度，拟合出信号大小与铵根离子浓度对应的曲线，并利用所得到的曲线测量溶液中铵根离子浓度。利用氨气吸收装置中已知的气体流速和吸收溶液流速之比，折算出空气中氨气的浓度。如图2所示，氨气吸收装置4由有机玻璃制成，其内部为一矩形通道，通道宽W，高H，长度L。气液出入口直径1.2mm，与内径1.5mmol/L的FEP管相连。含氨空气从上方进入，吸收溶液从下方进入。气体通道的长度比液体通道长度长10mm，确保气流形成比较稳定的层状流。液体通道的底部通过放置亲水薄膜材料来形成亲水表面，浓度5mmol/L的稀硫酸溶液作为吸收溶液由下方液体入口进入，在亲水表面上形成一层极薄的液膜，从而与气相一起形成稳定的分层流。在流动过程中，气相中的氨气不断被吸收溶液吸收，当到达出口时，气相中的氨气被完全吸收到吸收溶液中。如图3所示，微混合器5被设计成Y型微通道形式，由PDMS材料构成，粘接在玻璃基底上。在通道底部设计有一系列“V”型凸起纹路，加快流体混合。待检测溶液和荧光试剂由Y型微通道的两端注入，在通道内被充分混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的氨气浓度检测仪，其特征在于：所述检测仪包括氨气吸收装置(4),所述氨气吸收装置(4)的气体入口和空气泵(1)连接，通过空气泵(1)向其内注入含氨空气，氨气吸收装置(4)的液体入口和第一液体泵(2)连接，通过第一液体泵(2)向其内注入吸收溶液；所述氨气吸收装置(4)的液体出口连接微混合器(5)入口，微混合器(5)入口还连接第二液体泵(3)，通过第二液体泵(3)向微混合器(5)内注入荧光试剂；所述微混合器(5)出口依次连接微反应器(6)和FEP管(7)，FEP管(7)一侧设置LED光源(8)，且FEP管(7)和LED光源(8)间设置滤光片(9)，FEP管(7)另一侧设置光电转换器(10)，光电转换器(10)依次连接A/D转换器(11)和数据采集系统(12)。

【技术特征摘要】
1.一种新型的氨气浓度检测仪，其特征在于：所述检测仪包括氨气吸收装
置(4),所述氨气吸收装置(4)的气体入口和空气泵(1)连接，通过空气泵(1)
向其内注入含氨空气，氨气吸收装置(4)的液体入口和第一液体泵(2)连接，
通过第一液体泵(2)向其内注入吸收溶液；所述氨气吸收装置(4)的液体出口
连接微混合器(5)入口，微混合器(5)入口还连接第二液体泵(3)，通过第二液
体泵(3)向微混合器(5)内注入荧光试剂；所述微混合器(5)出口依次连接微反
应器(6)和FEP管(7)，FEP管(7)一侧设置LED光源(8)，且FEP管(7)和LED光
源(8)间设置滤光片(9)，FEP管(7)另一侧设置光电转换器(10)，光电转换器(10)
依次连接A/D转换器(11)和数据采集系统(12)。
2.根据权利要求1所述的新型的氨气浓度检测仪，其特征在于：所述空气
泵(1)、第一液体泵(2)、第二液体泵(3)、氨气吸收装置(4)、微混合器(5)、
微反应器(6)、FEP管(7)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘心仕，赵凯，薛康康，刘明，种道彤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61