Способ селективного определения ацетона в воздухе
Владельцы патента RU 2377551:
Шапошник Алексей Владимирович (RU)
Юкиш Виктор Алексеевич (RU)
Изобретение может быть использовано в медицинской диагностике, в химической промышленности, а также для экологического мониторинга для способа селективного определения концентрации ацетона в воздухе. Способ заключается в пропускании анализируемого воздуха через пьезогравиметрический сенсор с газочувствительным слоем на электродах кварцевого пьезорезонатора в виде пленки одного из пектинов: рябинового, или свекловичного, или цитрусового, или яблочного толщиной 10-20 мкм, измерении частоты собственных колебаний пьезорезонатора и суждении по изменению последних о наличии в пробе ацетона. Наличие ацетона в пробе констатируют при увеличении частоты собственных колебаний пьезорезонатора. Способ позволяет упростить процесс, снизить трудоемкость и погрешность определения ацетона в воздухе. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в медицинской диагностике, в химической промышленности, а также для экологического мониторинга для селективного определения концентрации ацетона в воздухе.
Известен способ определения концентрации газового аналита в воздухе, заключающийся в пропускании анализируемого воздуха через пьезогравиметрический сенсор с газочувствительным слоем на электродах кварцевого пьезорезонатора, измерении частоты собственных колебаний пьезорезонатора и суждении по изменению последних о наличии газового аналита в пробе.
Известен способ раздельного определения ацетона и этилацетата в воздухе, основанный на использовании пьезоэлектрического кварцевого резонатора, на электроды которого нанесен активный сорбент в виде пленки тетрабензоатпентаэритрита массой 15-25 мкг, заключающийся в пропускании анализируемого воздуха через пьезогравиметрический сенсор с газочувствительным слоем на электродах кварцевого пьезорезонатора, измерении частоты собственных колебаний пьезорезонатора и суждении по изменению последних о наличии газового аналита в пробе (описание к патенту RU №2204126, МПК 7 G01N 27/12, H01L 41/22, 2003.05.10).
В известном способе как при напуске ацетона, так и при напуске других газов, частота кварцевого резонатора понижается. Однородность сигналов резонатора снижает селективность известного способа в отношении определяемых газов и в т.ч. ацетона. Кроме того, качественный анализ выявления аналитов в газовой пробе в известном способе производят расчетным путем, что неизбежно приводит к высоким погрешностям.
Задача изобретения - создание способа селективного определения ацетона.
Технический результат изобретения - повышение селективности при определении ацетона и упрощение процесса, снижение трудоемкости и погрешности определения ацетона в воздухе.
Технический результат достигается тем, что в способе селективного определения ацетона в воздухе, заключающемся в пропускании анализируемого воздуха через пьезогравиметрический сенсор с газочувствительным слоем на электродах кварцевого пьезорезонатора, измерении частоты собственных колебаний пьезорезонатора и суждении по изменению последних о наличии в пробе ацетона, в качестве газочувствительного слоя используют пленку пектина, выделенного из растительного сырья, рябинового, или свекловичного, или цитрусового, или яблочного, толщиной 10-20 мкм, а наличие ацетона в пробе констатируют при увеличении частоты собственных колебаний пьезорезонатора.
Газочувствительное покрытие в пьезогравиметрическом сенсоре для реализации способа может быть выполнено путем многократного повторения операций аэрозольного напыления водного раствора полимера с радиусом водяных капелек (5-15)·10-8 м и последующей сушки при комнатной температуре.
На чертежах представлены графики изменения частоты пьезогравиметрического сенсора с газочувствительным покрытием на основе рябинового пектина после подачи анализируемых газов с концентрацией 500 ppm и последующей продувки воздухом: фиг.1 - зависимость частоты сенсора от времени при напуске ацетона; фиг.2 - зависимость изменения частоты сенсора от времени при напуске этанола.
Способ был апробирован при детектировании газовой среды, по одному варианту содержащей ацетон, по другому - этанол, на пяти видах образцов пьезогравиметрических сенсоров, на электроды которого было нанесено пленочное газочувствительное покрытие толщиной 10-20 мкм из рябинового, свекловичного, цитрусового, яблочного и подсолнечного пектинов.
Концентрация анализируемых газов в воздухе создавалась с помощью специальной газосмесительной установки. Измерение частоты проводилось с помощью прибора, соединенного с компьютером, и отображалось в виде кинетических зависимостей. Все измерения проводились при комнатной температуре, в качестве газа-носителя использовался воздух.
Отклик сенсора оценивался по разности частот колебаний сенсора до напуска аналита и после. При наличии в анализируемой газовой смеси этанола происходило существенное понижение частоты колебаний всех испытываемых сенсоров. При наличии ацетона в газовой пробе на сенсоре с газочувствительным слоем из подсолнечного пектина происходило понижение частоты колебаний, а с газочувствительными слоями соответственно из рябинового, свекловичного, цитрусового и яблочного наблюдалось повышение частоты. Данные о наблюдаемых результатах приведены в таблице ниже.
| Вид пектина, из которого был выполнен газочувствительный слой сенсора | Изменение частоты колебаний сенсора при напуске 500 ppm ацетона, Гц | Изменение частоты колебаний сенсора при напуске 500 ppm этанола, Гц |
| Рябиновый | +120 | -80 |
| Свекловичный | +80 | -40 |
| Цитрусовый | +75 | -35 |
| Подсолнечный | -10 | -60 |
| Яблочный | +10 | -50 |
Способ селективного определения ацетона в воздухе, заключающийся в пропускании анализируемого воздуха через пьезогравиметрический сенсор с газочувствительным слоем на электродах кварцевого пьезорезонатора, измерении частоты собственных колебаний пьезорезонатора и суждении по изменению последних о наличии в пробе ацетона, отличающийся тем, что в качестве газочувствительного слоя используют пленку пектина, выделенного из растительного сырья, рябинового, или свекловичного, или цитрусового, или яблочного, толщиной 10-20 мкм, а наличие ацетона в пробе констатируют при увеличении частоты собственных колебаний пьезорезонатора.
