CN209387525U - 一种用于有机污染物检测的催化发光装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于有机污染物检测的催化发光装置，包括反应室、所述反应室上端的上盖，在所述反应室侧面分别设有进样口、放空口，所述进样口与所述放空口位于所述反应室的相邻侧面上，在所述反应室内部中央设有玻璃管，所述玻璃管内置有螺旋形陶瓷管，所述螺旋形陶瓷管外表面涂有纳米材料；在所述反应室内部上侧和各个侧面上均放置透镜，所述多个透镜通过光纤将光信号传导到光电信号转换器。有益效果：采用螺旋形陶瓷管，增加反应气体与纳米材料的接触面积，从而可以增加发光强度；通过聚焦透镜将光信号聚焦，然后再通过光纤传导至光电信号转换器，实现对VOCs的高灵敏、高选择性的检测，大幅度降低误判错判率。
Description
技术领域
本实用新型属于纳米材料技术领域，涉及纳米材料催化发光领域，具体涉及一种用于有机污染物检测的催化发光装置。
背景技术
甲醛、丙酮、苯系物等挥发性有机物(VOCs)存在于我们生活各个角落，常见于装修用的多种建材及油漆涂料中,给环境安全人及类健康造成严重危害。目前，挥发性有机物检测方法还是以气相色谱法、气相色谱/质谱联用法为主。这些分析方法尽管能做到痕量检测，但检测手段较为复杂，使用成本较高，较难实时反映出对VOCs的检测效果；另外一般的检测仪器都比较大，难以实现便携检测。这些分析方法尽管具备一定的检测性，但预处理过程较为复杂，需要仪器一定的精密度和专业性的技术人员。
近年来，新发展的催化发光方法能够用于对多种VOCs的检测，其具有信号稳定，响应时间快、装置体积小、检测步骤简单等优点，且与色谱、质谱等仪器相比价格低廉，适合VOCs检测的大范围推广使用。然而目前的催化发光方法对VOCs的检测灵敏度还有有待提高，特别对于一些发光信号较弱的VOCs的检测难度较大。
中国专利CN201945556U公开了一种具有反光层的纳米催化发光传感器，其中公开的催化发光装置如图1所示，待测气体通过空气载气的带动，在一定温度下(此温度是通过陶瓷管电阻丝来传导)流经纳米材料表面发生反应，反应发出一定的光信号，由装置下部的光电信号转换器采集接收。不同的待测物与其能发生反应的材料也不同，一般通过光强信号的大小来判断。然而，常见催化发光装置往往只从一个方向(面对着光电探测器的方向)来采集光信号，而在催化发光反应过程中，光同时往不同的方向发射的，这就导致了很多光信号没有被充分利用，限制了催化发光方法检测VOCs的检测灵敏，对于一些发光较弱的VOCs气体就很难检测到。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了一种用于有机污染物检测的催化发光装置，能够有效提高催化发光反应过程中的发光效率以及对光信号的采集效率，有助于进一步提高催化发光方法对VOCs检测灵敏度及检测下限。
为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种用于有机污染物检测的催化发光装置，包括反应室、所述反应室上端的上盖，在所述反应室侧面分别设有进样口、放空口，所述进样口与所述放空口位于所述反应室的相邻侧面上，在所述反应室内部中央设有玻璃管，所述玻璃管内置有螺旋形陶瓷管，所述螺旋形陶瓷管外表面涂有纳米材料；
在所述反应室内部上侧和各个侧面上均放置透镜，所述多个透镜通过光纤将光信号传导到光电信号转换器。
进一步地，通过在所述反应室内部上侧和侧面开设放置孔，通过放置孔固定设置所述透镜。
进一步地，所述透镜的所在平面与所述玻璃管所在平面平行或垂直。
更进一步地，所述透镜设置在所述反应室内部各个侧面的中心位置处。
进一步地，所述透镜直径为25-35mm，焦距在120-160mm。
更进一步地，所述透镜与与所述玻璃管的距离在8-15cm。
进一步地，所述螺旋形陶瓷管末端还设有电阻丝，用于连接高压进行加热。
本实用新型的技术效果在于：
本实用新型中基于目前常用的催化发光装置发展了一种新型的催化发光装置，一方面考虑整个装置的便携性，保持其体积不变的情况下，将普通圆柱形陶瓷管改进成螺旋形，增大用于催化发光加热陶瓷棒的比表面积，增加反应气体与纳米材料的接触面积，从而可以增加发光强度；另一方面，在装置顶部和侧面多方位开孔，以便放置透镜，从多个方向同时采集催化发光信号，并通过聚焦透镜将光信号聚焦，然后再通过光纤传导至光电信号转换器。通过以上两种改进方式，以此来增强采集光信号的强度，提高对挥发性有机物的选择性检测灵敏度及检测限，实现对VOCs的高灵敏、高选择性的检测，大幅度降低误判错判率。
技术原理:反应采用纳米敏感材料，且为表面控制型((检测样品发生的反应在敏感材料表面进行)，同时传感器也需要一定的温度(此温度是由高压产生，通过陶瓷管末端的电阻丝接高压器)。增大载体材料(螺旋形陶瓷管)的比表面积，从而增加涂抹纳米材料的量，使光信号更为明显；增设透镜为了更有效聚焦光信号，得到的光信号信号强度更高。
由于改进后的螺旋形陶瓷管的比表面大，纳米敏感材料作为一种催化剂材料，当待测物和空气中的氧气经过纳米敏感材料的表面时，纳米敏感材料促使待测物与氧气发生反应，并发出特定波长的光，通过光电探测器可以将待测物与氧气在纳米材料的催化作用下发生的发光反应的光学信号采集下来，此时光信号的采集相比较改进之前(普通曲面)更为方便(改进后立体感更强)；为了更好地采集光信号，反应室内又多方位地开孔设置透镜，不同方位的透镜所聚焦的光信号再通过光纤进行汇总，最终传导到光电信号转换器，之后根据发光的波长、强度和反应的纳米材料的种类，来对待测物进行定性定量的检测。
附图说明
图1为目前常用的催化发光装置的结构示意图；
附图标记：1-石英瓶；2-上盖；3-进样口；4-放空口；5-正电极；6-负电极；7-陶瓷管；8-加热丝；9-反光层；其中装置下部为光电信号转换器(序号未标明出来)。
图2为本实用新型催化发光装置的结构示意图；
图3为本实用新型催化发光装置俯视图。
附图标记：1-反应室；2-上盖；3-进样口；4-放空口；5-透镜；6-螺旋形陶瓷管；7-玻璃管；8-光纤；9-光电信号转换器；10-耐高温防火隔热胶带；11-玻璃管管口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
参照附图2-3，一种用于有机污染物检测的催化发光装置，包括反应室1、所述反应室1上端的上盖2，在所述反应室1侧面分别设有进样口3、放空口4，所述进样口3与所述放空口4位于所述反应室1的相邻侧面上，在所述反应室1内部中央设有玻璃管7，所述玻璃管7内置有螺旋形陶瓷管6，所述螺旋形陶瓷管6外表面涂有纳米材料；
在所述反应室1内部上侧和各个侧面上均放置透镜5，所述多个透镜5通过光纤8将光信号传导到光电信号转换器9。
进一步地，通过在所述反应室1内部上侧和侧面开设放置孔，通过放置孔固定设置所述透镜5。
进一步地，所述透镜5的所在平面与所述玻璃管7所在平面平行或垂直。
更进一步地，所述透镜5设置在所述反应室1内部各个侧面的中心位置处。
进一步地，所述透镜5直径为25-35mm，焦距在120-160mm。
更进一步地，所述透镜5与与所述玻璃管7的距离在8-15cm。
本实施例中反应室在使用前先打开反应室上盖2，将反应所需纳米敏感材料均匀涂抹在螺旋形陶瓷管6上，并将陶瓷管6从玻璃管管口7进入，使用耐高温防火隔热胶带10缠绕在陶瓷管6末端，缠绕的厚度大小能恰好使陶瓷管6末端卡在玻璃管管口11，管身悬空于玻璃管7中，陶瓷管6末端还有电阻丝，用于连接高压来加热。
当陶瓷管6完全装好后合上上盖2，打开后续各仪器准备开始进行催化发光反应，待测气体由进样口3进入反应室1进行反应，在泵的抽力下，待测气体经过螺旋形陶瓷管6，与其上面的纳米您高材料进行催化发光反应，反应发出的光再通过各方位设置的透镜5进行采集，并由光纤8传导到光电信号转换器9中，之后光电信号转换器根据发光的波长、强度和反应的纳米材料的种类，来对待测物进行定性定量的检测，最后待测气体从放空口排出到室外，反应结束。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种用于有机污染物检测的催化发光装置，其特征在于：包括反应室(1)、所述反应室(1)上端的上盖(2)，在所述反应室(1)侧面分别设有进样口(3)、放空口(4)，所述进样口(3)与所述放空口(4)位于所述反应室(1)的相邻侧面上，在所述反应室(1)内部中央设有玻璃管(7)，所述玻璃管(7)内置有螺旋形陶瓷管(6)，所述螺旋形陶瓷管(6)外表面涂有纳米材料；
在所述反应室(1)内部上侧和各个侧面上均放置透镜(5)，所述多个透镜(5)通过光纤(8)将光信号传导到光电信号转换器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种用于有机污染物检测的催化发光装置，其特征在于：通过在所述反应室(1)内部上侧和侧面开设放置孔，通过放置孔固定设置所述透镜(5)。
3.根据权利要求1所述的一种用于有机污染物检测的催化发光装置，其特征在于：所述透镜(5)的所在平面与所述玻璃管(7)所在平面平行或垂直。
4.根据权利要求3所述的一种用于有机污染物检测的催化发光装置，其特征在于：所述透镜(5)设置在所述反应室(1)内部各个侧面的中心位置处。
5.根据权利要求1所述的一种用于有机污染物检测的催化发光装置，其特征在于：所述透镜(5)直径为25-35mm，焦距在120-160mm。
6.根据权利要求5所述的一种用于有机污染物检测的催化发光装置，其特征在于：所述透镜(5)与所述玻璃管(7)的距离在8-15cm。
7.根据权利要求1所述的一种用于有机污染物检测的催化发光装置，其特征在于：所述螺旋形陶瓷管(6)末端还设有电阻丝，用于连接高压进行加热。
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