CN108535335B - 一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法，包括：将反应室内的目标陶瓷基板加热到预设温度；将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室，通过纳米敏感材料对待测物进行吸附，通过纳米敏感材料的催化特性使待测物与氧气发生催化发光反应；获取纳米敏感材料的目标电导率，获取催化发光反应过程中发出的光的目标光参数；将目标电导率代入目标电导率与有机物对应关系数据库中，得到与目标电导率对应的第一类有机物，将目标光参数代入目标光参数与有机物对应关系数据库中，得到与目标光参数对应的第二类有机物，将第一类有机物和第二类有机物进行比对，输出第一类有机物与第二类有机物均包含的有机物。

Description

一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法
技术领域
本发明涉及有机污染物敏感检测技术领域，尤其涉及一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法。
背景技术
目前，常用的有机污染物的标准检测程序主要分为采样和分析两个过程，即先将有机污染物吸附到气体抽样器上，然后对样品进行预处理，再利用气相色谱、气相色谱/质谱联用、高效液相色谱、超临界流体色谱或毛细管电泳等方法分析。这几种分析方法尽管能够实现对有机污染物的准确检测，但是样品前处理过程复杂，且要求精密的仪器、良好的试验环境和训练有素的操作人员。
有机污染物种类很多，还存在着很多结构及性质类似的有机物，当使用传统半导体传感器进行检测时，其固有的灵敏度较低和选择性差的缺点将很容易导致误判漏判的发生，阵列技术虽能提高整体的灵敏度和识别率，但由于其往往都是基于同一类型的传感器，其选择性也容易出现盲区。传感器阵列还存在着造价高、校准难、稳定性差的弱点，如：多个传感元件不利于仪器的稳定性，其中一个传感单元如果发生漂移就会影响最终分析结果；多个传感元件不利于降低仪器的制造成本和仪器的小型化；在测试前若要对传感元件进行校准，传感元件越多所耗费时间则相应增多，从而会导致操作更加复杂，不利于分析速度的提高，因此很难以大范围应用于实际检测中。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法；
本发明提出的一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法，包括：
S1、将反应室内的目标陶瓷基板加热到预设温度；
S2、将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室，通过目标陶瓷基板上预设的纳米敏感材料对待测物进行吸附，通过目标陶瓷基板上预设的纳米敏感材料的催化特性使待测物与氧气发生催化发光反应；
S3、获取吸附待测物后纳米敏感材料的目标电导率，获取待测物在与纳米敏感材料的催化特性下与氧气发生催化发光反应过程中，发出的光的目标光参数；
S4、将目标电导率代入预设的目标电导率与有机物对应关系数据库中，得到与目标电导率对应的第一类有机物，将目标光参数代入预设的目标光参数与有机物对应关系数据库中，得到与目标光参数对应的第二类有机物，将第一类有机物和第二类有机物进行比对，得到第一类有机物与第二类有机物均包含的有机物并输出，输出的有机物即为待测物的污染物。
优选地，在步骤S2中，将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室之前，还包括：通过易挥发的溶剂对待测物进行溶解，通过气泵对溶解后的待测物进行采样。
优选地，步骤S3中，所述目标光参数，具体包括：光的波长、波形和强度。
优选地，步骤S3，在获取吸附待测物后纳米敏感材料的目标电导率的预设时间后，还包括：获取吸附待测物后纳米敏感材料的第二电导率。
优选地，步骤S4，还包括：将第二电导率代入预设的第二电导率与有机物对应关系数据库中，得到与第二电导率对应的第三类有机物，将第一类有机物、第二类有机物和第三类有机物进行比对，得到第一类有机物、第二类有机物和第三类有机物均包含的有机物并输出，输出的有机物即为待测物的污染物。
本发明基于同一种纳米敏感材料，同时进行电信号的检测与光信号的检测，简易了检测工序，节约了检测时间，减少装置建设成本,而且，在电导检测中施加的电场还增加催化发光效率，提高催化发光检测灵敏度；其次，通过待测物经过纳米敏感材料时引起的纳米敏感材料电导率、催化发光的波长、波形、强度的不同，可以根据电导率、催化发光波长、波形、强度等多维信号的不同及相对关系对待检测物进行分析，提高对有机污染物选择性检测的准确率；再次，有效避免了利用传感器阵列来提高检测结果的不足。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法的流程示意图；
图2为本发明中实施例的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法，包括：
步骤S1，将反应室内的目标陶瓷基板加热到预设温度。
在具体方案中，由于需要使得待测物与氧气发生催化发光反应，所以需要将反应室内的目标陶瓷基板加热到预设温度，以便催化发光反应的进行。
步骤S2，将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室，通过目标陶瓷基板上预设的纳米敏感材料对待测物进行吸附，通过目标陶瓷基板上预设的纳米敏感材料的催化特性使待测物与氧气发生催化发光反应，在将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室之前，通过易挥发的溶剂对待测物进行溶解，通过气泵对溶解后的待测物进行采样。
在具体方案中，由于待测物不一定为易挥发的物质，所以利用易挥发的溶剂对非易挥发的待测物进行溶解，然后利用气泵对溶解后的待测物进行采样，再将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室，反应室内纳米敏感材料对待测物进行吸附后，会使纳米敏感材料的电导率发生变化；在预设温度下，纳米敏感材料的催化特性会使待测物与氧气发生催化发光反应。
步骤S3，获取吸附待测物后纳米敏感材料的目标电导率，获取待测物在与纳米敏感材料的催化特性下与氧气发生催化发光反应过程中，发出的光的目标光参数，其中，所述目标光参数包括波长、波形和强度。
进一步的，本步骤中，在获取吸附待测物后纳米敏感材料的目标电导率的预设时间后，获取吸附待测物后纳米敏感材料的第二电导率。
在具体方案中，将纳米敏感材料上设置电极，在纳米敏感材料吸附待测物后，通过弱电流检测仪采集电极的电导率即为纳米敏感材料吸附待测物后的目标电导率，通过CCD探测器采集催化发光反应过程中发出的光的波长、波形和强度，其中，催化发光反应过程中发出的光的波长、波形和强度是与电导率平级的三个独立参数。
进一步的，在获取吸附待测物后纳米敏感材料的目标电导率的预设时间后，即催化发光反应后，获取吸附待测物后纳米敏感材料的第二电导率，所述第二电导率为催化发光反应产物的电导率。
步骤S4，将目标电导率代入预设的目标电导率与有机物对应关系数据库中，得到与目标电导率对应的第一类有机物，将目标光参数代入预设的目标光参数与有机物对应关系数据库中，得到与目标光参数对应的第二类有机物，将第一类有机物和第二类有机物进行比对，得到第一类有机物与第二类有机物均包含的有机物并输出，输出的有机物即为待测物的污染物。
进一步的，将第二电导率代入预设的第二电导率与有机物对应关系数据库中，得到与第二电导率对应的第三类有机物，将第一类有机物、第二类有机物和第三类有机物进行比对，得到第一类有机物、第二类有机物和第三类有机物均包含的有机物并输出，输出的有机物即为待测物的污染物。
在具体方案中，预设目标电导率与有机物对应关系数据库、目标光参数与有机物对应关系数据库，将目标电导率代入目标电导率与有机物对应关系数据库中，即可得到与目标电导率对应的第一类有机物，将目标光参数代入预设的目标光参数与有机物对应关系数据库中，即可得到与目标光参数对应的第二类有机物，获取第一类有机物和第二类有机物共同包含的有机物，该有机物即为待测物的污染物。
进一步的，预设第二电导率与有机物对应关系数据库，将第二电导率代入第二电导率与有机物对应关系数据库中，得到与第二电导率对应的第三类有机物，获取第一类有机物、第二类有机物和第三类有机物共同包含的有机物，该有机物即为待测物的污染物。
参照图2，结合一个具体实施例对本方法进行阐述：
图2中，1-陶瓷基板；2-CCD探测器，用于接收光信号并将光信号转换为电信号；3-温度控制单元，控制加热陶瓷基板的温度；4-弱电流检测器，用于检测纳米敏感材料上的电导率，即检测接收电信号；5-数据采集计算机，用于数据处理；6-测电导率电极，配合弱电流检测器检测纳米敏感材料的电导率；7-热电偶；8-加热电阻丝；9-纳米敏感材料。
例如：
1、选择一个长宽2×1cm的陶瓷基板，内部预先装有加热电阻丝及测温的热电偶；
2、在陶瓷基板上的安装两个测电导率电极，两个测电导率电极间距1cm，两个测电导率电极自身长宽5×1mm；
3、在两个测电导率电极中间涂覆上NaYF4:Yb@Ag纳米敏感材料并进行干燥；
4、将陶瓷基板内部的加热电阻丝及热电偶通过接线柱与温度控制器连接，将弱电流检测器及直流电源与两个电极连接；
5、将气路连接好；
6、通过温度控制器控制加热电阻丝将陶瓷基板加热到260℃；
7、打开弱电流检测器及CCD探测器；
8、待测物(氯仿、呋喃、氨气、PCB77、氯苯、丙酮、乙醇、甲醛)在载气的带动下，以150ml/min流速随着空气载气的进入反应室；
9、在数据采集计算机上将弱电流检测器采集的电导率，以及CCD探测器采集的催化发光反应过程中发出的光的波长、波形和强度与预设的数据库进行比对，即可得到待测物中的污染物。
本实施方式基于同一种纳米敏感材料，同时进行电信号的检测与光信号的检测，简易了检测工序，节约了检测时间，减少装置建设成本,而且，在电导检测中施加的电场还增加催化发光效率，提高催化发光检测灵敏度；其次，通过待测物经过纳米敏感材料时引起的纳米敏感材料电导率、催化发光的波长、波形、强度的不同，可以根据电导率、催化发光波长、波形、强度等多维信号的不同及相对关系对待检测物进行分析，提高对有机污染物选择性检测的准确率；再次，有效避免了利用传感器阵列来提高检测结果的不足。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法，其特征在于，包括：
S1、将反应室内的目标陶瓷基板加热到预设温度；
S2、将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室，通过目标陶瓷基板上预设的纳米敏感材料对待测物进行吸附，通过目标陶瓷基板上预设的纳米敏感材料的催化特性使待测物与氧气发生催化发光反应；
S3、获取吸附待测物后纳米敏感材料的目标电导率，获取待测物在与纳米敏感材料的催化特性下与氧气发生催化发光反应过程中，发出的光的目标光参数；
S4、将目标电导率代入预设的目标电导率与有机物对应关系数据库中，得到与目标电导率对应的第一类有机物，将目标光参数代入预设的目标光参数与有机物对应关系数据库中，得到与目标光参数对应的第二类有机物，将第一类有机物和第二类有机物进行比对，得到第一类有机物与第二类有机物均包含的有机物并输出，输出的有机物即为待测物的污染物；
所述纳米敏感材料为NaYF4:Yb@Ag；
在步骤S2中，将待测物在载气的带动下以预设流速流入反应室之前，还包括：通过易挥发的溶剂对待测物进行溶解，通过气泵对溶解后的待测物进行采样。
2.根据权利要求1所述的基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法，其特征在于，步骤S3中，所述目标光参数，具体包括：光的波长、波形和强度。
3.根据权利要求1所述的基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法，其特征在于，步骤S3，在获取吸附待测物后纳米敏感材料的目标电导率的预设时间后，还包括：获取吸附待测物后纳米敏感材料的第二电导率。
4.根据权利要求3所述的基于同种材料多重独立信号的有机污染物检测方法，其特征在于，步骤S4，还包括：将第二电导率代入预设的第二电导率与有机物对应关系数据库中，得到与第二电导率对应的第三类有机物，将第一类有机物、第二类有机物和第三类有机物进行比对，得到第一类有机物、第二类有机物和第三类有机物均包含的有机物并输出，输出的有机物即为待测物的污染物。
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