Мультисенсорная система для определения летучих компонентов в воздухе при производстве строительных материалов из полимерных композитов

Изобретение относится к технике проведения анализа газовой фазы и может быть использовано при анализе газообразных продуктов. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности получения точной качественной и количественной оценки взаимодействия определяемых летучих компонентов газовой фазы с сорбентами, нанесенными на электроды пьезокварцевых сенсоров и повышение точности анализа. Сущность: в мультисенсорной системе для определения летучих компонентов в воздухе при производстве строительных материалов из полимерных композитов, состоящей из термостатируемой реакционной емкости, которая состоит из двух герметично соединенных между собой цилиндрических частей; в верхнюю часть вмонтированы съемный держатель для 10 пьезокварцевых сенсоров и электронное управляющее устройство, в нижнюю часть вмонтирован съемный блок, изготовленный из прозрачного материала (стекло или поликарбонат, в зависимости из внутреннего давления) для определения степени загрязнения исследуемых компонентов, который снабжен патрубками для ввода и вывода газо-воздушной среды.

Изобретение относится к технике проведения анализа газовой фазы и может быть использовано при анализе качественных и количественных показателей летучих компонентов в воздухе при производстве строительных материалов из полимерных композитов.

Известна универсальная мультисенсорная ячейка детектирования объемом 200 см³ с инжекторным вводом пробы определяемого вещества объемом 10 мкл микрошприцем непосредственно в ячейку [Selectivepiezoelectricodorsensorusingmolecularlyimprintedpolymers.Ji H-S., McNiven S., Ikebukuro К., KarubeI. // Anal. Chim. Acta. 1999. V.300. P.93-100]. Сенсор перед проведением измерений выдерживают в потоке азота при расходе 0,2 дм³/мин до стабилизации аналитического сигнала. Затем подачу азота прекращают, и ячейку вводят 10 мкл раствора определяемого вещества и испаряют. Измерения аналитического сигнала прекращают, когда изменение частоты колебаний сенсора не превышает 1 Гц/мин.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является ячейка детектирования объемом 500 см³, выполненная из нержавеющей стали, снабженная термостатирующей рубашкой, внешняя сторона которой покрыта теплоизолирующим материалом, состоящая из реакционной емкости, патрубков ввода, вывода воздуха и пробы, пьезокварцевого сенсора, причем крышка с вмонтированным держателем для пьезокварцевого сенсора выполнена из того же материала, а патрубок для непосредственного ввода пробы в реакционную емкость ячейки снабжен силиконовой прокладкой (Патент 2207539, G01N 5/02, 27/12. Заявлено 20.06.2002).

Недостатками этой ячейки являются невозможность определения нескольких летучих веществ, входящих в состав анализируемого объекта, т.к. имеется только один пьезокварцевый сенсор, длительность установления равновесия из-за наличия градиента концентраций, невозможность определения парциальных давлений веществ.

Задачей изобретения является создание универсальной мультисенсорной системы детектирования, позволяющей идентифицировать газообразные продукты, выделяющиеся в процессе производства строительных материалов из различных полимерных композитов, получать точную количественную оценку взаимодействия сразу нескольких определяемых веществ (до 10) с селективными сорбентами, нанесенными на электроды пьезокварцевого сенсора, устранить концентрационный градиент внутри ячейки, повысить летучесть определяемых компонентов.

Данная задача достигается за счет того, что на термочувствительный срез пьезокварцевой основы нанесен катализатор, воздействующий с анализируемым горючим газом с выделение тепла, причем катализатор или анализируемый газ подогрет до температуры протекания реакции окисления горючего газа на катализаторе.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность:

проводить анализы газообразных продуктов, выделяющихся при производстве строительных материалов на полимерной основе;

- своевременного обнаружения пожаро- и взрывоопасной обстановки, с последующими мероприятиями по устранению причин возникновения чрезвычайной ситуации.

Универсальная мультисенсорная система для определения летучих компонентов в воздухе при производстве строительных материалов из полимерных композитов (Фиг.1) состоит из двух цилиндрических частей 1, 2, герметично соединенных между собой через перфорированную металлическую пластину 3 для непрерывного анализа летучих компонентов воздушной среды и фторопластовую пластину 4 для перевода нашей системы из непрерывного действия в периодическое, снабженных рубашкой для термостатирования 5 с патрубками ввода 6, вывода воздуха (газо-воздушной смеси с примесями летучих компонентов) 7, стравливающего патрубка 8 для сброса избыточного давления и регенерации сенсоров, съемного держателя 9 для 10 пьезосенсоров 10, соединенного с электронным управляющим устройством 12.

Фиг.1

Универсальная мультисенсорная система для определения летучих компонентов в воздухе при производстве строительных материалов из полимерных композитов работает следующим образом. В верхнюю часть ячейки помещают предварительно подготовленный держатель с соответствующим комплектом пьезокварцевых сенсоров, которые предварительно выдерживают в потоке осушенного лабораторного воздуха несколько минут до получения стабильного аналитического сигнала, и измеряют показания сенсора (для каждого типа анализируемой пробы подбирается свой набор сорбентов, нанесенных на сенсор). После чего через патрубки ввода и вывода посредством компрессора осуществляется непрерывная прокачка исследуемой воздушной среды с одновременным анализом ее пьезокварцевыми сенсорами. Секундомером отсчитывают время,по истечении которого сигнал пьезокварцевых сенсоров не изменяется. Разность между сигналами пьезосенсоров до и после контакта с газом - носителем, обогащенным компонентами пробы служит характеристикой качественных и количественных определений. Разъемные части ячейки позволяют легко обслуживать ее (подготовить к новому анализу). После окончания анализа вынимается съемный держатель с сенсорами, ячейку промывают и просушивают для удаления остатков летучих соединений, вставляется новый держатель сенсоров с соответствующим набором сорбентов. После этого ячейка снова готова к анализу.

Мультисенсорная система для определения летучих компонентов в воздухе при производстве строительных материалов из полимерных композитов содержит чувствительный элемент, являющийся пьезокристаллическим преобразователем, выполненным в виде пьезокварцевой основы, имеющей термочувствительный AT-срез, с обеих сторон которого нанесены электропроводящие обкладки, подключенные к измерителю частоты собственных колебаний, отличающаяся тем, что на термочувствительный срез пьезокварцевой основы нанесен катализатор, воздействующий с анализируемым горючим газом с выделение тепла, причем катализатор или анализируемый газ подогрет до температуры протекания реакции окисления горючего газа на катализаторе, а также на пьезокварцевую основу нанесена дополнительная электропроводящая полоска, подключенная к источнику тока, а также сенсор снабжен второй пьезокристаллической основой с электропроводящими обкладками, подключенными к измерителю частоты, и электропроводящими полосками, подключенными к источнику тока, но в которой с термочувствительного среза удален катализатор.