一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置，涉及环境分析技术和装置，是利用中空纤维膜管构建二氧化氮气体的吸收和检测通道，发光二极管作为光源，光电二极管作为检测器，进行大气中二氧化氮的快速灵敏检测。该分析装置主要包括：空气泵、电磁阀组气体进样阀、发光二极管、光纤、光电二极管、数据采集卡、便携式电脑。本发明专利技术研发的集成化的发光二极管‑中空纤维膜‑光电二极管检测通道，不仅减少了气体采集用量和显色剂用量，而且显著提高了二氧化氮检测效率和精密度。利用本发明专利技术检测多种环境条下二氧化氮的结果表明，本装置适于多种大气环境中二氧化氮的快速、现场、准确检测。

【技术实现步骤摘要】
一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置
本专利技术涉及一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置，属于环境分析化学

技术介绍
二氧化氮是最重要的空气污染物之一，其主要来源为自然来源和人为排放。随着工业发展和人均消费提高，人为排放二氧化氮的比重不断上升，导致大气环境严重污染。人为排放二氧化氮主要来自化石燃料的燃烧，包括：工业生产过程、燃煤、汽车尾气等。二氧化氮能够导致人体慢性和急性中毒，对人类的呼吸系统及肺部产生严重的损伤，造成或加重呼吸系统的疾病，比如肺气肿和支气管炎，还会加重心血管疾病。大气二氧化氮浓度的增加会影响植物、动物以及微生物的正常生长，甚至导致其死亡，严重影响整个生态环境。此外，二氧化氮也是导致二次大气污染，形成光化学烟雾、雾霾、酸雨的重要原因。因此，监控二氧化氮的排放以及分析二氧化氮的污染水平对于掌握和避免其污染危害具有重要意义。二氧化氮气体检测的国家标准方法利用对氨基苯磺酸和N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐混合溶液吸收二氧化氮气体，发生重氮化反应，生成粉红色染料，通过分光光度法进行分析。该标准方法涉及的气体吸收和检测过程较为繁琐，需要控制气体流速、体积、显色放置时间、注意避光保存等多种实验因素，无法实现大气中二氧化氮的快速、准确、现场分析。
技术实现思路
本专利技术为了解决标准方法涉及的气体吸收和检测过程较为繁琐、控制显色放置时间以及避光保存等问题，提出了一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置，所采取的技术方案如下：一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置，所述分析装置包括电磁阀组气体进样系统2、气体吸收检测通道、数据采集卡11、空气泵14和数据处理装置；所述电磁阀组气体进样系统2的待测气体口与气体吸收检测通道的待测气体入口相连；所述气体吸收检测通道的气体出口与空气泵14相连；所述气体吸收检测通道的电压信号输出端与数据采集卡11的采集信号输入端相连；所述数据采集卡11的数字信号输出端与数据处理装置的信号输入端相连。优选地，所述电磁阀组气体进样系统2包括两位三通电磁阀I、两位三通电磁阀II、两位三通电磁阀III、两位三通电磁阀IV和气体进样环V；所述两位三通电磁阀I的常开通道a连接纯净氮气，所述两位三通电磁阀I的断电通道b与两位三通电磁阀II的断电通道b相连，所述两位三通电磁阀I的通电通道c与两位三通电磁阀III的通电通道c相连；所述两位三通电磁阀II的常开通道a与气体进样环V的一端相连，所述两位三通电磁阀II的通电通道c连接二氧化氮待测气体；所述两位三通电磁阀III的断电通道b与两位三通电磁阀IV的断电通道b相连，两位三通电磁阀III的常开通道a与气体吸收检测通道的待测气体入口相连；所述两位三通电磁阀IV常开通道a与气体进样环V的另一端相连，所述两位三通电磁阀IV的通电通道c用于废气排出；所述两位三通电磁阀I、两位三通电磁阀II、两位三通电磁阀III和两位三通电磁阀IV之间连接均通过聚四氟管相连；所述气体进样环V体积为200mL。优选地，所述气体吸收检测通道包括发光二极管5、光纤6、三通管一71、三通管二72、塑料套管8、聚丙烯中空纤维膜管9和光电二极管10；所述电磁阀组气体进样系统2的待测气体口与塑料套管8的待测气体入口相连，所述塑料套管8的待测气体入口即为气体吸收检测通道的待测气体入口；所述塑料套管8的气体出口与空气泵14相连；所述塑料套管8的气体出口即为气体吸收检测通道的气体出口；所述发光二极管5通过光纤6与三通管一71的横向通道的一端口相连；所述三通管一71的横向通道的另一端口与聚丙烯中空纤维膜管9的入口端相连；所述聚丙烯中空纤维膜管9的出口端与三通管二72的横向通道的一端口相连；所述三通管二72的横向通道的另一端口通过光纤6与光电二极管10的光输入端相连；所述光电二极管10的电压信号输出端即为气体吸收检测通道的电压信号输出端；所述聚丙烯中空纤维膜管9嵌入塑料套管8中。优选地，所述发光二极管5为黄色发光二极管，发光波长为540nm。优选地，所述聚丙烯中空纤维膜管9采用聚丙烯疏水中空纤维制成，所述聚丙烯中空纤维膜管9的内径1.5mm，外径2.0mm，长度50mm。优选地，所述光纤6采用聚甲基丙烯酸甲酯光纤，光纤直径1.5mm。优选地，所述三通管一71、三通管二72和塑料套管8均采用聚四氟乙烯材料制成，所述三通管一71、三通管二72的内径均为1.8mm；所述塑料套管8的内径为8mm，长度为50mm。优选地，所述分析装置的二氧化氮检测过程包括：步骤一：利用酸性溶液将对氨基苯磺酸和N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐混合形成二氧化氮检测混合溶液；步骤二：利用塑料注射器从聚丙烯中空纤维膜管9的入口端向聚丙烯中空纤维膜管9中注入所述二氧化氮检测混合溶液；步骤三：所述聚丙烯中空纤维膜管9内通入二氧化氮检测混合溶液后，调节发光二极管5的发光强度至光电二极管10电压值为其最高输出信号电压的90％—95％，并保持该发光二极管5光强；步骤四：利用电磁阀组气体进样系统控制体积为200mL的二氧化氮待测气体以进入由发光二极管-中空纤维膜管-光电二极管组成的气体吸收和检测通道；步骤五：所述二氧化氮待测气体进入气体吸收检测通道后，经渗透进入聚丙烯中空纤维膜管9内部与所述二氧化氮检测混合溶液发生重氮化反应并生成粉红色溶液；所述粉红色溶液吸收发光二极管5发出的单色光并触发光电二极管10电压下降；步骤六：所述数据采集卡11采集所述光电二极管10的电压信号并转换为数字信号发送数据处理装置进行数据处理转换为吸光度值，进而获得二氧化氮气体分析数据；步骤七：检测完毕后，利用超纯水冲洗中空纤维膜管内部，利用氮气冲洗气体进样阀和检测通道系统。优选地，步骤一所述酸性溶液为5mL的冰乙酸溶液，所述冰乙酸溶液的浓度为50mL/L(显色液定容后冰乙酸的浓度为50mL/L)。本专利技术有益效果：本专利技术的一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置，利用电磁阀组气体进样阀控制气体进样体积，通过中空纤维膜管内的酸性的对氨基苯磺酸和N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐混合溶液直接吸收二氧化氮并显色，利用简单灵敏便携的发光二极管和光电二极管进行检测，具备装置简单便携、操作方便、性能灵敏的优点，适于大气中二氧化氮的快速、灵敏、现场分析，同时节省检测时间，经统计，相对于国标法，利用本专利技术提供的分析装置进行相同量的二氧化氮检测，时间缩短了30％。本专利技术的一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置与国标法相比，当采样体积为4-24L时，测定范围为7.5ppb-1ppm(单次检测时间为30min-90min，包括空气吸收10-60min，显色放置15-20min，检测3-5min)。附图说明图1为本专利技术二氧化氮分析装置示意图图2为二氧化氮与显色液反应后的吸收曲线图。图3为采用本专利技术的方法所获得测定二氧化氮的标准曲线。图4为采用本专利技术所述电磁阀组气体进样系统的内部结构示意图。(1，氮气；2，电磁阀组气体进样系统；3，废气；4，二氧化氮待测气体；5、发光二极管；6，光纤；71，三通管一；72，三通管二；8，塑料套管；9，聚丙烯中空纤维膜管；10，光电二极管；11，数据采集卡；12，二氧化氮检测混合溶液；13，废液；14，空气泵；a，常开通道；b，断电通道；c，通电通道)具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置，其特征在于，所述分析装置包括电磁阀组气体进样系统(2)、气体吸收检测通道、数据采集卡(11)、空气泵(14)和数据处理装置；所述电磁阀组气体进样系统(2)的待测气体口与气体吸收检测通道的待测气体入口相连；所述气体吸收检测通道的气体出口与空气泵(14)相连；所述气体吸收检测通道的电压信号输出端与数据采集卡(11)的采集信号输入端相连；所述数据采集卡(11)的数字信号输出端与数据处理装置的信号输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种快速灵敏分析大气中二氧化氮的分析装置，其特征在于，所述分析装置包括电磁阀组气体进样系统(2)、气体吸收检测通道、数据采集卡(11)、空气泵(14)和数据处理装置；所述电磁阀组气体进样系统(2)的待测气体口与气体吸收检测通道的待测气体入口相连；所述气体吸收检测通道的气体出口与空气泵(14)相连；所述气体吸收检测通道的电压信号输出端与数据采集卡(11)的采集信号输入端相连；所述数据采集卡(11)的数字信号输出端与数据处理装置的信号输入端相连。2.根据权利要求1所述分析装置，其特征在于，所述电磁阀组气体进样系统(2)包括两位三通电磁阀I、两位三通电磁阀II、两位三通电磁阀III、两位三通电磁阀IV和气体进样环V；所述两位三通电磁阀I的常开通道(a)连接纯净氮气，所述两位三通电磁阀I的断电通道(b)与两位三通电磁阀II的断电通道(b)相连，所述两位三通电磁阀I的通电通道(c)与两位三通电磁阀III的通电通道(c)相连；所述两位三通电磁阀II的常开通道(a)与气体进样环V的一端相连，所述两位三通电磁阀II的通电通道(c)连接二氧化氮待测气体；所述两位三通电磁阀III的断电通道(b)与两位三通电磁阀IV的断电通道(b)相连，两位三通电磁阀III的常开通道(a)与气体吸收检测通道的待测气体入口相连；所述两位三通电磁阀IV常开通道(a)与气体进样环V的另一端相连，所述两位三通电磁阀IV的通电通道(c)用于废气排出；所述两位三通电磁阀I、两位三通电磁阀II、两位三通电磁阀III和两位三通电磁阀IV之间连接均通过聚四氟管相连；所述气体进样环V体积为200mL。3.根据权利要求1或2所述分析装置，其特征在于，所述气体吸收检测通道包括发光二极管(5)、光纤(6)、三通管一(71)、三通管二(72)、塑料套管(8)、聚丙烯中空纤维膜管(9)和光电二极管(10)；所述电磁阀组气体进样系统(2)的待测气体口与塑料套管(8)的待测气体入口相连，所述塑料套管(8)的待测气体入口即为气体吸收检测通道的待测气体入口；所述塑料套管(8)的气体出口与空气泵(14)相连；所述塑料套管(8)的气体出口即为气体吸收检测通道的气体出口；所述发光二极管(5)通过光纤(6)与三通管一(71)的横向通道的一端口相连；所述三通管一(71)的横向通道的另一端口与聚丙烯中空纤维膜管(9)的入口端相连；所述聚丙烯中空纤维膜管(9)的出口端与三通管二(72)的横向通道的一端口相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宗山，田永，刘爱风，沈慧艳，张晓敏，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37