專利名稱：一種有機氣體的鑒別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及借助于測定材料的化學或物理性質(zhì)來測試或分析材料，具體涉及利用化學發(fā)光來來測試或分析材料。
背景技術：
氣體傳感器在檢測有毒有害氣體方面具有許多獨特之處。在很多情況下，我們不僅要求傳感器能夠檢測出有害氣體的濃度，而且還要求其能夠識別出被測氣體的種類，基于多種納米材料(即催化劑)的陣列傳感器就是為了滿足上述需求而開始發(fā)展的。這種陣列傳感器實質(zhì)上是由不同催化劑的催化發(fā)光傳感器組成的陣列，利用特定單組分或混合氣體(標準品)流過所述催化發(fā)光傳感器組成的陣列時產(chǎn)生多個不同強度的光信號，并采用圖像傳感器CXD (Charge Coupled Device)將所拾取的光信號轉變成電信號，再由數(shù)據(jù)處理設備(如模數(shù)轉換器芯片、計算機)轉換成“指紋”圖譜并記錄下作為標準圖譜，然后將未知氣體(樣品)通過所述陳列傳感器產(chǎn)生的光譜與標準圖譜比對，進而識別未知氣體。如已有可以識別三甲胺、硫化氫和乙醇等有機氣體的陣列傳感器的報道(參見:Na N，Zhang S C，WangS，Zhang X R.A catalytic nanomaterial-based optical chemo-sensor array[J].J.Am.Chem.Soc.2006，128 (45): 14420-14421 )。但是，上述陣列傳感器仍存在下述不足:
(I)所述的陣列傳感器是由不同催化劑的催化發(fā)光傳感器組成的陣列，因此不僅復雜，而且所述陣列每一個催化發(fā)光傳感器都是一個不穩(wěn)定因素，其中一個催化發(fā)光傳感器隨使用時間增加而產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素導致信號飄移都會影響整體識別效果(A.Szczurek, M.Maciejew, Recognition of benzene toluene and xylene using TGS array integratedwith linear and non-linear classifier, Talanta, 2004, 64 (3), 609-617.) ； (2)多個氣敏元件不利于降低儀器的成本和儀器的微型化。因此，尋求一種使用傳感器少，且方便快捷的有機氣體的鑒別方法是具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種有機氣體的鑒別方法，該方法具有使用催化發(fā)光傳感器少的優(yōu)點。本發(fā)明解決上述問題的技術方案如下:一種有機氣體的鑒別方法，該方法包括以下步驟:用一根管道將一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口(即氣體進口或氣體出口)與另一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口(即氣體進口或氣體出口)連通；然后，先對各種有機氣體標準品進行檢測，分別獲取每一種有機氣體標準品在兩只催化發(fā)光傳感器內(nèi)的催化發(fā)光強度，并計算出每一種有機氣體標準品在兩只催化發(fā)光傳感器內(nèi)的催化發(fā)光強度的峰值比，建立每一種有機氣體標準品所對應的催化發(fā)光強度的峰值比的數(shù)據(jù)庫；再以同樣的方式獲取待鑒別有機氣體的催化發(fā)光強度的峰值比；最后將待鑒別有機氣體的催化發(fā)光強度的峰值比與所述數(shù)據(jù)庫中的催化發(fā)光強度的峰值比逐一進行比較，催化發(fā)光強度的峰值比最接近的有機氣體標準品即是待鑒別有機氣體；其中，所述的有機氣體標準品反應氣體和待鑒別有機氣體反應氣體的檢測方法為:以兩只催化發(fā)光傳感器剩下的兩個氣體傳輸口中的一個為進氣口另一為出氣口，在兩只催化發(fā)光傳感器的反應室內(nèi)溫度相同的條件下，由載氣將所述的反應氣體帶入催化發(fā)光傳感器，并分別調(diào)節(jié)載氣和反應氣體的流速，使反應氣體在前面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)催化發(fā)光的光信號回到基線后才到達后面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)。一種實現(xiàn)上述方法的有機氣體的鑒別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由催化發(fā)光傳感器、溫度控制器、由單色器與光電倍增管組成的光電轉換器和計算機組成，其特征在于，所述的催化發(fā)光傳感器為兩只，其中，一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口(即氣體進口或氣體出口)由管道與另一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口(即氣體進口或氣體出口)連通；所述的光電轉換器位于兩只催化發(fā)光傳感器中間的正下方。上述鑒別系統(tǒng)中所述連通兩只催化發(fā)光傳感器的管道可以是金屬管、玻璃管或高分子材料管，但是由于管道較長，因此為了節(jié)約空間優(yōu)先選用高分子材料軟管，如聚四氟乙烯軟管。由上述兩種鑒別系統(tǒng)的方案可知，本發(fā)明所述的鑒別系統(tǒng)類似于BPCL型微弱發(fā)光測量儀，與現(xiàn)有BPCL型微弱發(fā)光測量儀的區(qū)別僅在于所述的催化發(fā)光傳感器為兩只，且二者的反應室之間采用管道串聯(lián)，因此，本發(fā)明所述鑒別方法的工藝條件和參數(shù)是本領域普通技術人員熟知的，可根據(jù)有關文獻的報導進行選擇，也可自行摸索。本發(fā)明人推薦的工藝條件和參數(shù)如下所述:催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)的溫度為100 400°C;單色器的檢波波長為400 575nm。由于本發(fā)明所述鑒別方法中使反應氣體在前面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)催化發(fā)光的光信號回到基線后才到達后面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)的目的是為了避免兩只催化發(fā)光傳感器所得到的光譜曲線不重疊，因此所述載氣和反應氣體的流速要根據(jù)有機氣體在一只催化發(fā)光傳感內(nèi)催化發(fā)光反應時間長短和連接兩只催化發(fā)光傳感器的管道長短由實驗來確定，但該實驗的方法是本領域應具備的常識。本發(fā)明較現(xiàn)有技術具有以下有益效果:1、所需要的傳感器的數(shù)量少(只需要兩只)，因此不僅設備投資少，而且傳感器隨使用時間增加而產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素也少；2、由于比較判斷的數(shù)據(jù)是兩只傳感器的催化發(fā)光強度的峰值比，各種因素導致兩只傳感器特性參數(shù)的改變是同步的，因此各種因素導致兩只傳感器特性參數(shù)的改變幾乎不影響比較判斷結果。3、由于很多有機物在加熱的條件下可轉變成氣態(tài)，因此本發(fā)明所述方法還可用于易揮發(fā)性有機物的鑒別。


圖1為本發(fā)明所述鑒別系統(tǒng)的一個具體實施例的原理圖。圖2為醇類反應氣體催化發(fā)光反應的光譜圖。圖3為醛類反應氣體催化發(fā)光反應的光譜圖。圖4為不同有機氣體標準品催化發(fā)光強度峰值比的條形圖。
具體實施例方式例1(鑒別系統(tǒng)組成)參見圖1，本實施所述的有機氣體的鑒別系統(tǒng)是由兩只催化發(fā)光傳感器1、一只溫度控制器2、一只由單色器3與光電倍增管4組成的光電轉換器、一臺計算機5和一條聚四氟乙烯軟管6組成。所述兩只催化發(fā)光傳感器I中，一只催化發(fā)光傳感器I的一個氣體傳輸口由長20m、內(nèi)徑0.3mm的聚四氟乙烯軟管6與另一只催化發(fā)光傳感器I的一個氣體傳輸口連通；所述光電轉換器位于兩只催化發(fā)光傳感器I中間的正下方，其信號輸出端與計算機5的串行口連接。上述兩只催化發(fā)光傳感器I的陶瓷加熱棒7上所噴涂的納米敏感材料可相同，也可不同，亦即兩只催化發(fā)光傳感器I可相同，也可不同。例2 (置信區(qū)間的考察)1、鑒別系統(tǒng)按上述實施例1所述的鑒別系統(tǒng)本發(fā)明人對在中國科學院生物物理研究所購買的一臺BPCL型微弱發(fā)光測量儀進行了改造，即在其樣品室內(nèi)放置一只納米MgO催化發(fā)光傳感器作為反應氣體入口傳感器，一只納米SrCO3催化發(fā)光傳感器作為反應氣體出口傳感器，并將二者的反應室用一條長20m聚四氟乙烯軟管連通。2、反應氣體樣品將有機氣體甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、乙醛、戊二醛、丙醛和正丁醛分別置入頂空色譜進樣器中轉變成氣體，再配制成如表I所示的5種濃度的反應氣體樣品。3、實驗方法參見見圖1，將空氣載氣以280mL/min的流量泵入所述入口傳感器；然后用醫(yī)用注射器吸取3mL反應氣體樣品以3mL/s的速度注入到空氣載氣中，空氣載氣載運著反應氣體樣品，依次流經(jīng)所述入口傳感器和出口傳感器，在溫度均為250°C的兩石英玻璃管(即反應室)內(nèi)進行催化發(fā)光反應，所產(chǎn)生的光信號經(jīng)檢波波長為400nm的單色器3濾波后由光電倍增管4變換為電信號送入計算機便得到如圖2和圖3所示的圖譜；同時，由計算機在所得到的圖譜中分別檢出入口傳感器內(nèi)的催化發(fā)光強度的峰值Ia和出口傳感器內(nèi)的催化發(fā)光強度的峰值Ik，最后再計算出兩催化發(fā)光傳感器內(nèi)催化發(fā)光強度的峰值比IA/IK，具體結果如表I所示。表I催化發(fā)光強度統(tǒng)計分析表
權利要求
1.一種有機氣體的鑒別方法，該方法包括以下步驟: 用一根管道將一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口與另一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口連通；然后， 先對各種有機氣體標準品進行檢測，分別獲取每一種有機氣體標準品在兩只催化發(fā)光傳感器內(nèi)的催化發(fā)光強度，并計算出每一種有機氣體標準品在兩只催化發(fā)光傳感器內(nèi)的催化發(fā)光強度的峰值比，建立每一種有機氣體標準品所對應的催化發(fā)光強度的峰值比的數(shù)據(jù)庫；再以同樣的方式獲取待鑒別有機氣體的催化發(fā)光強度的峰值比；最后將待鑒別有機氣體的催化發(fā)光強度的峰值比與所述數(shù)據(jù)庫中的催化發(fā)光強度的峰值比逐一進行比較，催化發(fā)光強度的峰值比最接近的有機氣體標準品即是待鑒別有機氣體；其中，所述的有機氣體標準品反應氣體和待鑒別有機氣體反應氣體的檢測方法為: 以兩只催化發(fā)光傳感器剩下的兩個氣體傳輸口中的一個為進氣口另一為出氣口，在兩只催化發(fā)光傳感器的反應室內(nèi)溫度相同的條件下，由載氣將所述的反應氣體帶入催化發(fā)光傳感器，并分別調(diào)節(jié)載氣和反應氣體的流速，使反應氣體在前面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)催化發(fā)光的光信號回到基線后才到達后面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)。
2.一種實現(xiàn)權利要求1所述方法的有機氣體的鑒別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由催化發(fā)光傳感器、溫度控制器、由單色器與光電倍增管組成的光電轉換器和計算機組成，其特征在于，所述的催化發(fā)光傳感器為兩只，其中，一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口由管道與另一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口連通；所述的光電轉換器位于兩只催化發(fā)光傳感器中間的正下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機氣體的鑒別方法，該方法包括以下步驟用一根管道將一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口與另一只催化發(fā)光傳感器的一個氣體傳輸口連通；以兩只催化發(fā)光傳感器剩下的兩個氣體傳輸口中的一個為進氣口另一為出氣口，在兩只催化發(fā)光傳感器的反應室內(nèi)溫度相同的條件下，由載氣將所述的反應氣體帶入催化發(fā)光傳感器，并分別調(diào)節(jié)載氣和反應氣體的流速，使反應氣體在前面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)催化發(fā)光的光信號回到基線后才到達后面一只催化發(fā)光傳感器反應室內(nèi)；將待鑒別有機氣體的催化發(fā)光強度的峰值比與有機氣體標準品的催化發(fā)光強度的峰值比進行比較，催化發(fā)光強度的峰值比最接近的有機氣體標準品即是待鑒別有機氣體。
文檔編號G01N21/76GK103196901SQ20131010106
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權日2013年3月26日
發(fā)明者曹小安, 張潤坤, 陳景林, 劉永慧 申請人:廣州大學