Датчик концентрации паров этаноламина

 

Использование: аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: датчик содержит подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, выполненный из пористого сорбента, в котором равномерно распределено активирующее вещество. В качестве активирующего вещества использовано геторополисоединение состава Mn₃P₂Mo₁₈O₆₂, при этом его содержание в слое сорбента составляет 1 - 70 мас.%. 2 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к датчикам состава газа, и может быть использовано для определения концентрации паров этаноламина в газовых средах.

Известно устройство, в основу работоспособности которого положен способ определения аминосоединений в воздухе, основанный на предварительном выделении и концентрировании аминов из воздуха на поглотителях различной природы с последующей десорбцией аминов и их определением газохроматографическим или масс-спектрометрическим методом [1] Недостатками такого устройства являются его сложность и громоздкость, а также недостаточная селективность по отношению к парам этаноламина.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является детектор азотсодержащих газов-восстановителей, содержащих аминогруппы, позволяющий определять концентрацию паров этаноламина в атмосфере [2] Однако данное устройство имеет низкую селективность по отношению к парам этаноламина, выражающуюся в невозможности определения концентрации паров этаноламина в воздушных средах, содержащих другие восстанавливающие газы, имеющие в своем составе аминогруппы.

Технический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в том, что датчик концентрации паров этаноламина, содержащий подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, выполненный на основе сорбента, в котором равномерно распределено активирующее вещество, в качестве которого использовано гетерополисоединение состава Mn₃P₂Mo₁₈O₆₂, при этом его содержание в слое сорбента составляет 1-70 мас. позволяет с высокой чувствительностью и селективностью определять концентрацию паров этаноламина в исследуемой атмосфере.

В предлагаемом датчике концентрации паров этаноламина чувствительный слой выполнен из пористого сорбента (например, кремнезема), в котором размещается активирующее вещество, в качестве которого использовано гетерополисоединение (ГПС) состава Mn₃P₂Mo₁₈O_62. Принцип действия датчика основан на зависимости электрофизических (диэлектрическая проницаемость, проводимость) характеристик чувствительного слоя при его взаимодействии с парами этаноламина.

Увеличение чувствительности и селективности датчика по отношению к парам этаноламина достигается, по-видимому, за счет протекания реакции комплексообразования этаноламина с ионами Mn, среди возможных валентных состояний которых наиболее прочный комплекс с молекулами этаноламина образуют ионы трехвалентного Mn³⁺.

Сдвиг равновесия в сторону трехвалентного Mn³⁺ и снижение окислительно-восстановительного потенциала пары Mn (III)/Mn (II) приводит к внутримолекулярной реакции восстановления аниона 18-молибдо-2-фосфата по следующим уравнениям реакций: Mn²⁺+nHOC₂H₄NH₂= Mn(HOC₂H₄NH₂)_n²⁺ 3Mn(HOC₂H₄NH₂)_n²⁺ + P₂Mo₁₈^VIO₆₂^6- [Mn(HOC₂H₄NH₂)_n]₃P₂Mo₁₅^VIMo₅^VO_62. В образовавшемся соединении ионы Mn (III) стабилизированы молекулами этаноламина, а перешедшие на атомы Мо электроны делокализованы по всей системе металлолигандов гетерополианиона, что приводит к резкому изменению электрофизических свойств вещества.

На фиг. 1 представлен вариант конструкции датчика концентрации паров этаноламина; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Датчик концентрации паров этаноламина состоит из диэлектрической подложки 1, выполненной, например, из ситалла или сапфира, на поверхность которой нанесены металлические (платина, никель, золото) гребенкообразные электроды 2 и 3, поверх которых располагается чувствительный слой 4 на основе пористого сорбента, например SiO₂, в котором равномерно распределено активирующее вещество, в качестве которого использовано гетерополисоединение состава Mn₃P₂Mo₁₈O₆₂.

Получение пленок пористого сорбента, в которых в качестве активирующего вещества размещается ГПС состава Mn₃P₂Mo₁₈O₆₂, осуществляли методом гидролитической поликонденсации растворов, в которые вводились эти ГПС в количестве 1-70 мас. При этом в качестве основы сорбента могут быть использованы кремнезем SiO₂ (где х ≅ 2), оксиды титана, тантала и др. Термообработку, необходимую для удаления растворителя и продуктов гидролиза из пленок сорбента, проводили при температуре до 300^оС.

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный датчик концентрации паров этаноламина обладает более высокой чувствительностью и селективностью по отношению к парам этаноламина.

Формула изобретения

ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ ЭТАНОЛАМИНА, содержащий подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, отличающийся тем, что чувствительный слой выполнен из сорбента, в котором равномерно распределено активирующее вещество, в качестве которого использовано гетерополисоединение состава Mn₃P₂Mo₁₈O₆₂, при этом его содержание в слое сорбента составляет 1-70 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2