【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物质检测，具体涉及一种检测包含醛和酮类voc气体的检测装置及其检测方法和应用。
技术介绍
1、醛和酮因都具有羰基，在检验的时候，难以一次性、简单地对两者进行检测，更难以实现对两者的定量检测。然而，在一些情形中，醛和酮同时存在，需要在一个检测装置或者检测操作中将两者进行分别检测，且使检测结果不受两类成分的同时存在而互相影响。例如，相当一部分研究证实，当肺部细胞发生癌变时(肺癌)，会使人体呼出气中的丙酮和2-丁酮的含量异常降低，而辛醛和己醛的含量则会出现微量的增加。因此，通过检测人体呼出气中的所述酮类和醛类物质含量变化对潜在疾病患者的疾病筛查具有重要的意义。
2、目前，对酮类和醛类物质种类及对应含量检测主流的方法是通过气相色谱质谱联用进行检测，其对voc气体的辨识度高，检测限低，但由于设备的原因，检测标准苛刻且过程繁多，无法实现快速检测，且仅限于实验室研究。
3、近年来也有利用比色法和荧光小分子探针检测人体产生的特征voc(例如醛类物质和酮类物质)。但很难一次性定量检测醛和酮两类气体，因而检测效率偏低。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供种醛和酮类voc气体的一次性定量检测装置及其检测方法和应用，以解决现有检测方法受限多、检测效率低等问题。
2、本专利技术采用颜色光谱法，通过材料的检测，进而利用开发的与醛和酮voc发生特异性响应的两种新型材料，开发一种方便、快捷和可一次性定量检测醛类和酮类气体的方法。
3、为了实现上述目
4、根据本专利技术第一方面提供的一种检测包含醛和酮类voc气体的装置，所述装置包括第一气体匀流区、醛吸收区、醛检测区、第二气体匀流区、酮吸收区、酮检测区；醛吸收区设置有只与含有与醛羰基的醛类voc发生反应的材料a；酮吸收区设置有可与含有酮羰基的酮类voc发生反应的材料b；其中，气体经第一气体匀流区到达醛吸收区，材料a吸收待测气体中的全部醛类voc，醛检测区获得材料a反应前后的光谱数据；剩余气体经第二气体匀流区到达酮吸收区，材料b吸收待测气体中的酮类voc，酮检测区获得材料b反应前后的光谱数据。上述反应前后，是指材料a或材料b与待测醛和酮类voc气体发生接触进而相互作用之前和之后。
5、其中，材料a只和含有与醛羰基的醛类voc发生反应，此时可定量检测混合气中醛类voc的浓度；材料b将会与剩余气体中的酮羰基反应，材料a和材料b与混合气体中的醛和酮类voc气体反应后发生颜色改变，通过材料a和材料b反应前后的光谱变化，定量检测出混合气中的酮类voc的浓度。
6、在包含醛吸收区或酮吸收区，设置光可透过的窗口，通过获取反应前后材料a或材料b的光谱信息而获得相应材料的颜色变化。
7、进一步的，所述第二气体匀流区设置有多孔结构，用于避免含有醛羰基的气体进入酮吸收区。
8、进一步的，所述醛和酮类voc的检测分别范围为：0.08ppm-100ppm；优选范围为0.1-10ppm，特别优选0.2-5ppm。
9、根据本专利技术第二方面提供的利用如上任一装置对包含醛和酮类voc气体的一次性定量检测方法，所述方法包括：将一定体积数的混合气先后通过包含材料a和材料b的区域进行反应，其中材料a只与含有与醛羰基的醛类voc发生反应，此时可定量检测混合气中醛类voc的浓度；材料b将会与剩余气体中的酮羰基反应，材料a和材料b与混合气体中的醛和酮类voc气体反应后发生颜色改变，通过材料a和材料b反应前后的光谱变化，定量检测出混合气中的醛类voc和酮类voc的浓度。
10、进一步的，所述材料a为副玫瑰苯胺与浓硫酸反应生成的黄色物质，分子式如下：
11、
12、上式中，r1～r10分别独立地表示氢、碳数为1～5的烷基、或碳数为6～12的芳基，r11表示一价的阴离子。优选地，所述的r11表示cl-、br-、no3-、clo4-、ch3c6h4so3-、或ch3coo-。
13、进一步的，材料a为副玫瑰苯胺与浓硫酸反应生成黄色的物质；分子式为：
14、
15、该材料具有高检测灵敏度，可以检测痕量的醛类voc特征气体；且具有非常高的稳定性，可以在高温高湿条件检测环境中的醛类voc。
16、进一步的，材料a的分子式为：
17、
18、进一步的，由材料a的化合物与醛类发生特异性反应如下机制(1)所示：
19、
20、机制(1)中，r表示氢或烷基。醛羰基与材料a特异性反应生成深蓝色的醌式稳定结构。为提升检测的稳定性和灵敏性，并且利用浓硫酸与副玫瑰苯胺反应生成的环式结构非常稳定，再通过打印的方式集成于基底材料时，能够稳定存在，且不受温度影响，可以满足制备检测芯材的需要。
21、进一步的，所述材料b包含：氨基亲核加成反应试剂、变色染料和ph调节剂；
22、其中，变色染料与氨基亲核加成反应试剂的质量比不低于1/100；
23、ph调节剂的加入量：使得材料b的ph值达到比变色染料发生变色的ph值高0.01-0.3，优选高0.1-0.3，例如，比变色染料发生变色时的ph值高0.2、高0.15或高0.1。
24、氨基亲核加成反应试剂的作用：与羰基发生亲核加成反应，产生h+。
25、变色染料的作用：根据h+的作用，发生颜色变化，其满足：1)在水中有溶解性，2)具有多个变色点或者变色的突变点在中性左右；
26、ph调节剂的作用：对溶液体系酸性和碱性进行调节，其作为检测材料应满足稳定不易挥发的要求。
27、进一步的，所述氨基亲核加成反应试剂选自硫酸羟胺、盐酸羟胺、磷酸羟胺、伯胺、仲胺中的一种或几种；所述变色染料为溴酚蓝染料、溴酚蓝、百里酚蓝的一种或几种；所述ph调节剂为磺酸和/或氢氧化钠。
28、进一步的，酮羰基与材料b进行反应：先酮羰基和氨基进行亲核加成反应，生成质子h+；再通过质子h+将染料质子化变色，最后通过对颜色的变换程度来得到酮浓度。
29、材料b的反应原理：
30、首先，该体系里面涉及到的反应有两类，
31、第一类：酮类voc的羰基与氨基亲核加成反应试剂反应，反应如下机制(2)或机制(3)：
32、机制(2)：以使用羟胺化合物的盐的情况为例；
33、机制(3)：以使用伯胺的情况为例：
34、r2c＝o+[(r1)2hn-oh]n+→r2c＝n-oh+h+ 机制(2)
35、其中，r2c＝o中的各r各自独立地为氢或烷基。
36、r2c＝o+r3h2n→r2c＝n-r3+h2o 机制(3)
37、其中，r2c＝o中的各r各自独立地为氢或烷基。
38、醛酮是本专利技术待测的voc气体，含有羰基官能团，比如：甲、丁醛/酮等。另外是羟胺类，含本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种检测包含醛和酮类VOC气体的装置，其特征在于，所述装置包括第一气体匀流区、醛吸收区、醛检测区、第二气体匀流区、酮吸收区、酮检测区；醛吸收区设置有只与含有与醛羰基的醛类VOC发生反应的材料A；酮吸收区设置有可与含有酮羰基的酮类VOC发生反应的材料B；其中，气体经第一气体匀流区到达醛吸收区，材料A吸收待测气体中的全部醛类VOC，醛检测区获得材料A反应前后的光谱数据；剩余气体经第二气体匀流区到达酮吸收区，材料B吸收待测气体中的酮类VOC，酮检测区获得材料B反应前后的光谱数据。
2.根据权利要求1所述的检测包含醛和酮类VOC气体的装置，其特征在于，所述第二气体匀流区设置有多孔结构，用于避免含有醛羰基的气体进入酮吸收区。
3.根据权利要求1所述的检测包含醛和酮类VOC气体的装置，其特征在于，所述醛和酮类VOC的检测范围分别为：0.08ppm-100ppm。
4.一种对包含醛和酮类VOC气体的一次性定量检测的方法，其特征在于，所述方法包括：将一定体积数的混合气先后通过包含材料A和材料B的区域进行反应，其中材料A只与含有与醛羰基的醛类VOC发生反应，
5.根据权利要求4所述的检测的方法，其特征在于，所述材料A的分子式如下：
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，材料A的分子式为：
7.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述材料B包含：氨基亲核加成反应试剂、变色染料和pH调节剂；
8.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述氨基亲核加成反应试剂选自硫酸羟胺、盐酸羟胺、磷酸羟胺、伯胺、仲胺中的一种或几种；所述变色染料为溴酚蓝染料、溴酚蓝、百里酚蓝的一种或几种；所述pH调节剂为磺酸和/或氢氧化钠。
9.一种权利要求1所述检测包含醛和酮类VOC气体的装置在制备人呼气检测产品中的应用。
10.一种检测包含醛和酮类VOC气体的系统，其包含权利要求1所述检测包含醛和酮类VOC气体的装置以及光谱获取解析装置。
...【技术特征摘要】
1.一种检测包含醛和酮类voc气体的装置，其特征在于，所述装置包括第一气体匀流区、醛吸收区、醛检测区、第二气体匀流区、酮吸收区、酮检测区；醛吸收区设置有只与含有与醛羰基的醛类voc发生反应的材料a；酮吸收区设置有可与含有酮羰基的酮类voc发生反应的材料b；其中，气体经第一气体匀流区到达醛吸收区，材料a吸收待测气体中的全部醛类voc，醛检测区获得材料a反应前后的光谱数据；剩余气体经第二气体匀流区到达酮吸收区，材料b吸收待测气体中的酮类voc，酮检测区获得材料b反应前后的光谱数据。
2.根据权利要求1所述的检测包含醛和酮类voc气体的装置，其特征在于，所述第二气体匀流区设置有多孔结构，用于避免含有醛羰基的气体进入酮吸收区。
3.根据权利要求1所述的检测包含醛和酮类voc气体的装置，其特征在于，所述醛和酮类voc的检测范围分别为：0.08ppm-100ppm。
4.一种对包含醛和酮类voc气体的一次性定量检测的方法，其特征在于，所述方法包括：将一定体积数的混合气先后通过包含材料a和材料b的区域进行反应，其中材料a只与含有与醛羰基的醛类voc发生...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：芯视界北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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