[發(fā)明專利]一種在線監(jiān)測(cè)氨氣的非放射性方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711273100.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN109884158B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海洋;厲梅;黃衛(wèi);陳紅;蔣丹丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): G01N27/622
• 分類號(hào): G01N27/622
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明公開了一種對(duì)氨氣進(jìn)行快速、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的非放射性裝置及方法。本發(fā)明利用試劑分子輔助光電離的非放射性離子遷移譜，在正離子模式下，優(yōu)化篩選試劑分子對(duì)二甲苯做試劑分子，實(shí)現(xiàn)了氨氣的快速、準(zhǔn)確、高靈敏在線測(cè)量。檢測(cè)裝置包括：漂氣、質(zhì)量流量計(jì)、載氣、試劑分子發(fā)生裝置、離子遷移譜系統(tǒng)、真空泵等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明隸屬離子遷移譜技術(shù)領(lǐng)域。利用非放射性真空紫外燈離子遷移譜，在正離子模式下采用吸氣式采樣，并通過優(yōu)化篩選試劑分子，對(duì)二甲苯，引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，提高了氨氣檢測(cè)的靈敏度和選擇性，實(shí)現(xiàn)了氨氣的快速、準(zhǔn)確在線監(jiān)測(cè)。

技術(shù)背景

氨氣是一種無色，強(qiáng)烈刺激性氣味的無機(jī)氣體，極易溶于水，是一種路易斯堿，在人體和環(huán)境中均有存在。

在人體中，氨氣具有重要的作用，并被認(rèn)為是一種重要的呼出氣生物標(biāo)記物。人體中氨的主要來源包括：氨基酸的脫氨作用，在腎臟中大部分的氨基酸會(huì)與α-酮戊二酸在谷酰胺酶的的作用下通過轉(zhuǎn)氨作用形成谷氨酸。此外，氨氣還可以由嘌呤和嘧啶化合物代謝產(chǎn)生；腸道細(xì)菌對(duì)食物中氨基酸的分解以及單胺氧化酶分解也會(huì)產(chǎn)生氨氣。氨氣在肝門處被吸收，并通過尿素循環(huán)在肝臟中別轉(zhuǎn)化為尿素。部分氨氣也會(huì)以呼出氣的形式排出體外。實(shí)際上，氨氣是一種有害氣體，在肝臟和腎臟中被轉(zhuǎn)化無害的物質(zhì)，當(dāng)血液中的氨氣無法被正常過濾掉時(shí)，氨氣就會(huì)使得這些器官發(fā)生功能性紊亂。氨氣還能損害神經(jīng)系統(tǒng)，造成肝性腦病。當(dāng)血液中的氨氣含量增加，就可以擴(kuò)散到肺部并通過呼出氣的形式排出。目前研究發(fā)現(xiàn)，呼出氣中的氨氣與許多疾病均存在相關(guān)性，如腎衰竭，哮喘，幽門螺旋桿菌感染，口臭等。

在環(huán)境中，氨氣是大氣環(huán)境中唯一的高濃度堿性氣體，可與二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物VOCs反應(yīng)生成氣溶膠顆粒物，從而影響全球輻射平衡，它是氣霧霾污染過程二次顆粒物形成的重要原因，并且能夠造成河流、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化。

因此氨氣的檢測(cè)在人類疾病診斷以及大氣質(zhì)量檢測(cè)等方面具有重要的意義。

目前用于檢測(cè)氨氣的主要儀器和方法有質(zhì)譜(MS)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)，光譜法，如腔衰蕩光譜(CRDS)，聲光光譜(PAS)，化學(xué)傳感器等。質(zhì)譜和GC-MS的檢測(cè)極限可達(dá)ppb至ppt量級(jí)，但其體積大，而且價(jià)格昂貴，需要專業(yè)人員操作。光譜法的檢測(cè)的極限可至ppb量級(jí)，但其存在較大的背景干擾。化學(xué)傳感器便攜，簡(jiǎn)單，檢測(cè)限低但它們的穩(wěn)定性普遍較差，使用壽命較短。

離子遷移譜是在大氣壓下利用離子遷移率的不同實(shí)現(xiàn)離子分離的儀器。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低易于小型化，并且離子遷移譜的靈敏度到，響應(yīng)時(shí)間短，非常適合在線監(jiān)測(cè)。但目前所用的電離源均為放射性⁶³Ni，限制了其廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氨氣快速在線監(jiān)測(cè)的非放射性裝置及方法。

一種在線監(jiān)測(cè)氨氣的非放射性裝置及方法包括：樣品氣，質(zhì)量流量計(jì)，載氣，試劑分子發(fā)生裝置，三通，真空泵，尾氣，射頻真空紫外燈，遷移管系統(tǒng)，漂氣，信號(hào)放大器，信號(hào)采集系統(tǒng)。

技術(shù)方案為:采用裝置包括以射頻真空紫外燈為電離源的遷移譜，遷移譜的遷移管包括反應(yīng)區(qū)、離子遷移區(qū)，于遠(yuǎn)離反應(yīng)區(qū)的離子遷移區(qū)一側(cè)設(shè)有漂氣入口；于遠(yuǎn)離離子遷移區(qū)的反應(yīng)區(qū)一側(cè)設(shè)有氣體總出口，于氣體總出口處設(shè)有真空泵；于靠近離子遷移區(qū)的反應(yīng)區(qū)一側(cè)設(shè)有樣品氣和載氣入口，樣品氣和載氣入口通過管路與樣品氣氣源相連，樣品氣和載氣入口通過管路與試劑分子發(fā)生裝置的氣體出口相連，試劑分子發(fā)生裝置氣體進(jìn)口與載氣氣源相連；試劑分子發(fā)生裝置為一密閉容器，密閉容器內(nèi)放置有盛放有試劑分子的敞口容器，密閉容器上部設(shè)有氣體出口和氣體進(jìn)口；試劑分子為對(duì)二甲苯。

氣路所采用的導(dǎo)管材質(zhì)均為聚四氟乙烯，以減少氨氣吸附。

離子遷移譜所采用的試劑分子為丙酮、2-丁酮、苯甲醚以及對(duì)二甲苯。試劑分子發(fā)生裝置包含恒溫系統(tǒng)，溫度范圍為30-65℃，使試劑分子發(fā)生裝置的溫度保持在特定的溫度范圍內(nèi)。