CN113447444A - 一种基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，包括气液混合腔，气液混合腔的侧壁上设置有相对分布的检测气体光源和检测气体探测器；气液混合腔的顶部采用疏水透气膜密封，底部设置有气体入口和液体出入口；其中，气体入口的直径为0.1mm～1.5mm；气体入口通过气体管路与气体蠕动泵的出气口连接，气体蠕动泵的进气口与待检测样本气体的气源连接；液体出入口通过液体管路与液体蠕动泵的一个连接端口连接，液体蠕动泵的另一个连接端口与多个储液装置分别连接；且各储液装置与液体蠕动泵间的连接管路上分别设置有阀门。本发明的检测装置可提高气液检测速度以及检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器及环境检测分析技术领域，特别涉及一种基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置。
背景技术
有机挥发气体会对人体产生有害影响。为了减少有害气体的暴露，目前有几种成熟的测定方法，包括色谱法、毛细管电泳-电化学法等。
在上述的现有检测方法中，比色传感器由于具有灵敏度高、选择性好、成本低、结构紧凑等优点，是一种很有前途的技术。然而，现有的比色传感器一次测量通常需要几十分钟，检测耗时过长，需要对其进行改进。
发明内容
本发明提供了一种基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，以解决现有的气体检测技术检测耗时过长的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，包括气液混合腔，所述气液混合腔的侧壁上设置有相对分布的检测气体光源和检测气体探测器；所述气液混合腔的顶部采用疏水透气膜密封，底部设置有气体入口和液体出入口；其中，所述气体入口的直径为0.1mm～1.5mm；
所述气体入口通过气体管路与气体蠕动泵的出气口连接，所述气体蠕动泵的进气口与待检测样本气体的气源连接；所述液体出入口通过液体管路与液体蠕动泵的一个连接端口连接，所述液体蠕动泵的另一个连接端口与多个储液装置分别连接；且各储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上分别设置有阀门。
进一步地，所述储液装置包括第一储液装置、第二储液装置、第三储液装置以及第四储液装置；其中，所述第一储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第一阀门，所述第二储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第二阀门，所述第三储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第三阀门，所述第四储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第四阀门。
可选地，所述气液混合腔的内部横截面形状为圆形、长方形或者正方形。
可选地，所述气液混合腔的内部尺寸为1mm～10mm，高度为10mm～50mm。
进一步地，所述气体入口设置在所述气液混合腔的底部正中间的位置。
优选地，所述气体入口的直径为0.23mm。
进一步地，所述气体入口与所述气体管路通过进气针头连接。
可选地，所述气液混合腔的内部形状为正方形。
可选地，所述气液混合腔的内部尺寸长宽均为6mm，高度为30mm。
本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明基于对在吸收溶液中主动注入气泡的方式，并且研究气泡的体积与检测灵敏度关系，通过研究气体入口直径与气泡大小和上升速率的关系，进而研究反应速度的优化方法，将反应时间缩短到1/3，可检测甲醛浓度低至0.02ppm。且可以实现甲醛浓度的连续自动测量，对污染源的定位具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的气液混合腔的结构示意图。
附图标记说明：
11、气液混合腔；12、气体入口；13、进气针头；14、液体出入口；
15、疏水透气膜；16、气泡；17、检测气体光源；18、检测气体探测器；
19、液体管路；110、气体管路；111、液体蠕动泵；112、气体蠕动泵；
113、第一阀门；114、第二阀门；115、第三阀门；116、第四阀门。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。此处，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实施例提供了一种基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，用于实现待测样本气体高灵敏度和快速检测。其中，气液混合是通过向液体中注入气体来实现的。为了实现实时实现，本实施例研究了气体入口直径与气泡尺寸以及气体反应速度的关系。通过特殊设计，本实施例的检测装置在保持相同灵敏度的前提下，反应时间缩短到10min，是原反应时间的1/3。甲醛的最低检测浓度约为0.02ppm，可以很容易地区分超过0.08ppm的浓度。
请参阅图1和图2，本实施例的检测装置包括具有固定尺寸气体入口12的气液混合腔11，气液混合腔11的侧壁上设置有相对分布的检测气体光源17和检测气体探测器18；气液混合腔11的顶部采用疏水透气膜15密封，底部设置有气体入口12和液体出入口14；其中，气体入口12的直径为0.1mm～1.5mm。
气体入口12通过气体管路110与气体蠕动泵112的出气口连接，气体蠕动泵112的进气口与待检测样本气体(气体E)的气源连接；液体出入口14通过液体管路19与液体蠕动泵111的一个连接端口连接，液体蠕动泵111的另一个连接端口与多个储液装置分别连接；且各储液装置与液体蠕动泵间111的连接管路上分别设置有阀门，以实现各种液体和气体按照指定的序列进入。
具体地，在本实施例中，储液装置包括用于储存液体A的第一储液装置、用于储存液体B的第二储液装置、用于储存液体C的第三储液装置以及用于储存液体D的第四储液装置；其中，第一储液装置与液体蠕动泵111间的连接管路上设置有第一阀门113，第二储液装置与液体蠕动泵111间的连接管路上设置有第二阀门114，第三储液装置与液体蠕动泵111间的连接管路上设置有第三阀门115，第四储液装置与液体蠕动泵111间的连接管路上设置有第四阀门116。
其中，气液混合腔11的内部横截面形状为圆形、长方形或者正方形，当然也可以为其他形状，本实施例对此不作具体限定。气液混合腔11的内部尺寸为1mm～10mm，高度为10mm～50mm。气体入口12设置在气液混合腔11的底部正中间的位置。进一步地，气体入口12与气体管路110通过进气针头13连接。
下面，以实现甲醛气体检测为例，对本实施例的检测装置的检测流程进行说明。其中，通过仿真研究，设计的气体入口12的直径为0.23mm。气液混合腔11的内部尺寸长宽均为6mm，高度为30mm。产生的气泡16的直径为3mm。
液体及气体种类分别为：
液体A为3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙盐酸盐一水合物(MBTH)，0.005％；
液体B为硫酸铁铵，1％；
液体C为去离子水；
液体D为废液出口；
气体E为检测样本气体入口。
检测过程如下：
(1)从第一储液装置泵入吸收液(3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙盐酸盐一水合物(MBTH)，0.005％)。
(2)从储气装置泵入待检测样本气体；
(3)从第二储液装置泵入1％硫酸铁铵；
(4)测量吸光度并计算浓度；
(5)将废液泵出至第四储液装置；
(6)从第三储液装置泵入去离子水冲洗气液混合腔11；
(7)重复(1)-(6)进行下一次测量。
综上，本实施例通过加速气液反应，设计了一种可以实时连续进行甲醛测定的检测装置。该检测装置在可以连续测量甲醛浓度的同时，还可以预测甲醛浓度的变化趋势，为控制和减少甲醛污染提供有用的信息。并且可以将反应时间缩短到1/3，可检测甲醛浓度低至0.02ppm。对污染源的定位具有重要意义。
此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置设备中还存在另外的相同要素。
最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
Claims (9)
1.一种基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，包括气液混合腔，所述气液混合腔的侧壁上设置有相对分布的检测气体光源和检测气体探测器；所述气液混合腔的顶部采用疏水透气膜密封，底部设置有气体入口和液体出入口；其中，所述气体入口的直径为0.1mm～1.5mm；
所述气体入口通过气体管路与气体蠕动泵的出气口连接，所述气体蠕动泵的进气口与待检测样本气体的气源连接；所述液体出入口通过液体管路与液体蠕动泵的一个连接端口连接，所述液体蠕动泵的另一个连接端口与多个储液装置分别连接；且各储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上分别设置有阀门。
2.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述储液装置包括第一储液装置、第二储液装置、第三储液装置以及第四储液装置；其中，所述第一储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第一阀门，所述第二储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第二阀门，所述第三储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第三阀门，所述第四储液装置与所述液体蠕动泵间的连接管路上设置有第四阀门。
3.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述气液混合腔的内部横截面形状为圆形、长方形或者正方形。
4.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述气液混合腔的内部尺寸为1mm～10mm，高度为10mm～50mm。
5.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述气体入口设置在所述气液混合腔的底部正中间的位置。
6.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述气体入口的直径为0.23mm。
7.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述气体入口与所述气体管路通过进气针头连接。
8.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述气液混合腔的内部形状为正方形。
9.如权利要求1所述的基于气液反应腔增强气体检测速率的检测装置，其特征在于，所述气液混合腔的内部尺寸长宽均为6mm，高度为30mm。
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