一種新型的氨氣濃度檢測儀制造技術

一種新型的氨氣濃度檢測儀，該檢測儀包括空氣泵、第一液體泵、第二液體泵、氨氣吸收裝置、微混合器、微反應器、FEP管、LED光源、濾光片、光電轉換器、A/D轉換器和數據采集系統；本實用新型專利技術基于微流體技術和LED光源檢測技術，能夠快速檢測空氣中氨氣濃度；與傳統設備相比，有效縮短了檢測時間，減少了檢測試劑消耗，降低了設備價格，實現了便攜、快速檢測的目的；該檢測儀可用于監測工廠、居民區、農場等處的氨氣濃度，具有廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及污染物檢測
，具體涉及一種新型的氨氣濃度檢測儀。
技術介紹
隨著經濟的發展，包括京滬在內的我國黃淮海平原和長江三角洲多地持續出現大霧和灰霾天氣，嚴重影響了居民的日常生活。其中一個最重要的因素，就是大氣中顆粒物PM2.5的超標，這引發了公眾對空氣質量對健康造成影響的嚴重擔憂。作為大氣中唯一的堿性氣體，氨氣在于與二氧化硫、氮氧化物等酸性物質反應生成的銨鹽，形成了霧霾中最主要的兩種銨鹽——硫酸銨、硝酸銨，在平時天氣中，兩者的質量濃度總和大約占PM2.5的10％～20％以下，但在重污染天里，則劇升至40％～50％以上。因此，氨氣濃度的檢測對于PM2.5的檢測和防治十分重要?，F有常用氨氣濃度檢測方法主要包括濾膜法和擴散管法。但是這兩種方法都需要較長采樣時間，操作過程繁瑣，且消耗試劑較多，不利于連續檢測。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的問題，本技術的目的在于提供一種新型的氨氣濃度檢測儀，使其能夠連續檢測氨氣濃度，并且可以實現檢測儀的微型化，從而有效減少試劑消耗量，達到節能便攜的目的。為了達到上述目的，本技術所采用的技術方案是：一種新型的氨氣濃度檢測儀，包括氨氣吸收裝置4,所述氨氣吸收裝置4的氣體入口和空氣泵1連接，通過空氣泵1向其內注入含氨空氣，氨氣吸收裝置4的液體入口和第一液體泵2連接，通過第一液體泵2向其內注入吸收溶液；所述氨氣吸收裝置4的液體出口連接微混合器5入口，微混合器5入口還連接第二液體泵3，通過第二液體泵3向微混合器5內注入熒光試劑；所述微混合器5出口依次連接微反應器6和FEP管7，FEP管7一側設置LED光源8，且FEP管7和LED光源8間設置濾光片9，FEP管7另一側設置光電轉換器10，光電轉換器10依次連接A/D轉換器11和數據采集系統12。所述空氣泵1、第一液體泵2、第二液體泵3、氨氣吸收裝置4、微混合器5、微反應器6、FEP管7之間的連接均以PTFE管相連，避免氨氣吸附。所述氨氣吸收裝置4采用兩塊有機玻璃制成，兩塊有機玻璃相對面開有氣體通道和液體通道，其中氣體通道在上部，液體通道在下部；上方有機玻璃的上部為氣體入口即含氨空氣入口，下方有機玻璃的下部為液體入口即吸收溶液入口；氣體通道的長度比液體通道長度長10mm，確保氣流形成比較穩定的層狀流；液體通道的底部通過放置棉紗網來形成親水表面，濃度5mmol/L的稀硫酸溶液作為吸收溶液由下方液體入口進入，在親水表面上形成一層極薄的液膜，從而與氣相一起形成穩定的分層流。所述微混合器5為Y型微通道，采用PDMS材料制成，粘接在玻璃基底上；通道底部設置有一系列“V”型凸起紋路，加快流體混合。所述氨氣吸收裝置(4)中的氣液流速比為224:1。和現有技術相比，本技術具有以下優點：1、將含氨空氣和吸收溶液注入氨氣吸收裝置中，形成氣液分層流。將空氣中的氨氣吸收入酸性吸收溶液中。相對于空氣中的氨氣濃度，水樣中的銨根離子更容易檢測，且精確度更高。通過檢測溶液中的銨根離子濃度，計算出空氣中的氨氣濃度。2、優化設計氨氣吸收裝置中的氣液流速，使濃度較低的氨氣濃縮到少量的吸收溶液中。水樣中銨根離字濃度檢測下限已知，通過提高氨氣的濃縮比，從而提高氨氣濃度的檢測下限。3、設計微型混合器和反應器，使檢測儀微型化，實現了檢測儀的便攜性。同時極大地減少了試劑的消耗量，有利于節能減排。4、利用LED光源作為熒光檢測的激發光源，利用光電轉換器將檢測的光信號轉化為電信號。有效縮小了檢測部件的體積，且極大的降低了光源的能耗。5、通過優化氨氣吸收裝置中的氣液流速比，使空氣中的氨氣被快速濃縮到吸收溶液中，同時優化設計微混合器和微反應器，縮短檢測時間，實現檢測儀的連續檢測。附圖說明圖1為本技術一種新型氨氣濃度檢測儀的系統示意圖。圖2為本技術一種新型氨氣濃度檢測儀的氨氣吸收裝置結構示意圖。圖3為本技術一種新型氨氣濃度檢測儀的微混合器結構示意圖。圖4為本技術一種新型氨氣濃度檢測儀的熒光檢測裝置結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細說明。如圖1所示，空氣泵1將待測含氨空氣注入氨氣吸收裝置4，第一液體泵2將5mmol/L的稀硫酸溶液作為吸收溶液注入氨氣吸收裝置4，在氨氣吸收裝置4中形成穩定的氣液分層流，空氣中的氨氣不斷通過相界面被吸收溶液中的稀硫酸吸收。吸收完全后的待測溶液進入微混合器5，與第二液體泵3注入的熒光試劑混合。熒光試劑由鄰苯二甲醛溶液、磷酸氫二鈉PH緩沖劑和亞硫酸鈉溶液按一定比例混合而成，放入棕色試劑瓶在4℃條件下避光保存。充分混合后的溶液進入微反應器6。微反應器6為一段螺旋毛細不銹鋼管，管外壁纏繞電加熱絲。確保微反應器內的混合溶液在較高溫度下進行熒光反應生成熒光物質。反應完全后的溶液進入FEP管7，LED光源8所發射的激發光通過濾光片9濾去雜光后垂直照射在管內的熒光物質上，熒光物質在激發光的作用下發射出425nm波長的熒光，發射熒光被光電轉換器10檢測到，并將光信號轉化為電信號。所得到的電信號被A/D轉換器11轉換為數字信號，然后被數據采集系統12采集。利用標準氯化銨溶液標定信號大小所對應的銨根離子濃度，擬合出信號大小與銨根離子濃度對應的曲線，并利用所得到的曲線測量溶液中銨根離子濃度。利用氨氣吸收裝置中已知的氣體流速和吸收溶液流速之比，折算出空氣中氨氣的濃度。如圖2所示，氨氣吸收裝置4由有機玻璃制成，其內部為一矩形通道，通道寬W，高H，長度L。氣液出入口直徑1.2mm，與內徑1.5mmol/L的FEP管相連。含氨空氣從上方進入，吸收溶液從下方進入。氣體通道的長度比液體通道長度長10mm，確保氣流形成比較穩定的層狀流。液體通道的底部通過放置親水薄膜材料來形成親水表面，濃度5mmol/L的稀硫酸溶液作為吸收溶液由下方液體入口進入，在親水表面上形成一層極薄的液膜，從而與氣相一起形成穩定的分層流。在流動過程中，氣相中的氨氣不斷被吸收溶液吸收，當到達出口時，氣相中的氨氣被完全吸收到吸收溶液中。如圖3所示，微混合器5被設計成Y型微通道形式，由PDMS材料構成，粘接在玻璃基底上。在通道底部設計有一系列“V”型凸起紋路，加快流體混合。待檢測溶液和熒光試劑由Y型微通道的兩端注入，在通道內被充分混本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于：所述檢測儀包括氨氣吸收裝置(4),所述氨氣吸收裝置(4)的氣體入口和空氣泵(1)連接，通過空氣泵(1)向其內注入含氨空氣，氨氣吸收裝置(4)的液體入口和第一液體泵(2)連接，通過第一液體泵(2)向其內注入吸收溶液；所述氨氣吸收裝置(4)的液體出口連接微混合器(5)入口，微混合器(5)入口還連接第二液體泵(3)，通過第二液體泵(3)向微混合器(5)內注入熒光試劑；所述微混合器(5)出口依次連接微反應器(6)和FEP管(7)，FEP管(7)一側設置LED光源(8)，且FEP管(7)和LED光源(8)間設置濾光片(9)，FEP管(7)另一側設置光電轉換器(10)，光電轉換器(10)依次連接A/D轉換器(11)和數據采集系統(12)。

【技術特征摘要】
1.一種新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于：所述檢測儀包括氨氣吸收裝
置(4),所述氨氣吸收裝置(4)的氣體入口和空氣泵(1)連接，通過空氣泵(1)
向其內注入含氨空氣，氨氣吸收裝置(4)的液體入口和第一液體泵(2)連接，
通過第一液體泵(2)向其內注入吸收溶液；所述氨氣吸收裝置(4)的液體出口
連接微混合器(5)入口，微混合器(5)入口還連接第二液體泵(3)，通過第二液
體泵(3)向微混合器(5)內注入熒光試劑；所述微混合器(5)出口依次連接微反
應器(6)和FEP管(7)，FEP管(7)一側設置LED光源(8)，且FEP管(7)和LED光
源(8)間設置濾光片(9)，FEP管(7)另一側設置光電轉換器(10)，光電轉換器(10)
依次連接A/D轉換器(11)和數據采集系統(12)。
2.根據權利要求1所述的新型的氨氣濃度檢測儀，其特征在于：所述空氣
泵(1)、第一液體泵(2)、第二液體泵(3)、氨氣吸收裝置(4)、微混合器(5)、
微反應器(6)、FEP管(7)之...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉心仕，趙凱，薛康康，劉明，種道彤，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：新型
國別省市：陜西;61