[發明專利]一種快速檢測揮發性氯代烴污染的電子鼻系統

有效

• 申請號: 201110130429.9
• 申請日: 2011-05-19
• 公開（公告）號: CN102297878A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 劉銳;萬梅;蔡強;陳呂軍
• 申請（專利權）人: 浙江清華長三角研究院
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N27/62;G01N1/34
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發明涉及一種土壤、水和空氣等環境中揮發性氯代烴污染的快速檢測電子鼻系統，特別涉及到一種對環境中揮發性氯代烯烴和氯代烷烴進行選擇性分析檢測的智能電子鼻系統。

背景技術

揮發性氯代烴類物質是常用的化工原料和有機溶劑，使用量大面廣，揮發性強，性能穩定且具有多種毒性效應。揮發性氯代烴在生產、使用、儲存和處理處置過程中方法不當很容易引起大氣、土壤和水體等環境污染，造成健康風險。

揮發性氯代烴的檢測通常使用氣相色譜技術。氣相色譜儀能對污染物組成進行全面分析，對污染物濃度精確定量，但其儀器設備價格昂貴，測試成本較高，需配備專業人員，操作復雜，從標準液配制到結果數據分析需要時間非常長，在大量樣品現場測試時無法滿足快速檢測和在線實時監測的要求。因此，操作簡單、成本低廉、便攜快速的揮發性氯代烴檢測技術成為一個重要的研究方向。

中國發明申請CN?200810010884.3?和CN?200810013549.9分別公開了以大氣壓下的輝光放電、真空紫外光作為電離源的離子遷移譜，用于對鹵代烴類化合物進行識別與檢測。但由于離子遷移譜分辨率不好，線性范圍窄，靈敏度受捕集手段影響較大，且儀器易受到污染，限制了其推廣使用。

近年來，氣體傳感器種類不斷增多，而以氣體傳感器為主要器件的電子鼻檢測技術也有了較大發展。電子鼻是一種對人類等哺乳動物嗅覺系統模擬的儀器，通過設計合理的氣路和傳感器陣列信號處理的硬件電路，結合優化的軟件，能夠識別簡單或復雜的氣味。目前已有幾種商品化的電子鼻面世，但都存在價格昂貴、體積龐大的缺點，且多集中于食品檢測領域，應用于環境氣體檢測的電子鼻研究則較少。?

中國發明專利?CN?200310108469.9公開了一種檢測室內污染的氣體傳感器陣列，由數個銦錫比不同的銦錫氧化物薄膜氣體傳感器構成一個傳感器陣列，每個傳感器對氣體的響應不同，使得這種傳感器陣列對氣體的選擇性大大提高。它可以方便地鑒別包括苯、甲苯、二甲苯、甲醛等幾種常見的室內污染氣體。但其只是傳感器陣列，未形成能夠在線監測的整套系統；只適用于鑒別常見室內污染氣體，對揮發性氯代烴的適用性未介紹；無法實現定量測定，對干擾物也沒有研究。

中國發明專利CN?200310108469.9公開了一種檢測鹵代烴的傳感材料，傳感材料為鉑、2-苯基吡啶配體和苯基上的芳基或由芳基進一構建成的寡聚物或聚合物，還包括芳基的衍生物。通過檢測發光材料熒光強度的變化實現對易揮發的鹵代烴的檢測。通過合成不同配位基團的化合物可實現對不同鹵代烴的檢測。但只介紹了對單種氣體的檢測，未對混合氣體進行辨別、分析檢測；干擾的排除也沒有研究；只是傳感材料的開發，未形成在線監測的整套系統。

發明內容

本發明的目的在于解決環境中揮發性氯代烴氣體的快速檢測和在線監測問題，提供一種體積小、重量輕、能抗干擾的揮發性氯代烴氣體檢測電子鼻系統。

為實現上述目的，本發明提供一種檢測揮發性氯代烴的智能電子鼻系統，它包括：

氣室氣路單元，由氣管、泵、電磁閥、轉換接頭以及氣室組成，通過控制泵和電磁閥的狀態來完成采氣、檢測、沖洗等過程；

氣體前處理單元，設在氣室氣路單元的進氣口前，用于去除樣品中的水分和干擾物質；

傳感器單元，設在所述氣室內部，用于采集氣體響應信號；

嵌入式系統，設在所述氣室外部，用于整套系統的自動控制以及信號處理、顯示和儲存；

系統外殼，由外部機殼、按鈕、主板、顯示屏以及電源模塊等組成，為整個系統提供用電和數據監控實時顯示。

所述氣體前處理單元包括水分去除裝置和干擾物去除裝置；所述的水分去除裝置為1-2根填充了無水硫酸鈉、氯化鎂等干燥劑的干燥管；所述的干擾物去除裝置至少由1-2根鹵代烴分離管構成。

所述傳感器單元包括傳感器陣列和傳感器調理電路，其中所述傳感器陣列至少有：主要用于對揮發性氯代烴氣體濃度進行定量分析的PID傳感器，主要用于提取氣味“指紋信息”的氣敏傳感器，主要用于對傳感器所處環境進行監測的溫濕度傳感器；其中PID傳感器通常為1-3個，氣敏傳感器2-6個，溫濕度傳感1-2個。

所述的PID傳感器的數量為1個以上時，通過低能量PID傳感器的響應值定量該能量下可電離的揮發性氯代烴，通過高能量PID傳感器與低能量PID傳感器的響應差值定量只在該高能量下才能電離的揮發性氯代烴，從而分別定量揮發性氯代烴；所述氣敏傳感器為1個或1個以上時，通過不同揮發性氯代烴在同一傳感器上的響應特性或同一揮發性氯代烴在不同傳感器上的響應特性定性辨別揮發性氯代烴。