RU2206084C1 - Способ определения нитроэтана в воздухе - Google Patents
Способ определения нитроэтана в воздухе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206084C1 RU2206084C1 RU2002113601/28A RU2002113601A RU2206084C1 RU 2206084 C1 RU2206084 C1 RU 2206084C1 RU 2002113601/28 A RU2002113601/28 A RU 2002113601/28A RU 2002113601 A RU2002113601 A RU 2002113601A RU 2206084 C1 RU2206084 C1 RU 2206084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensors
- nitroethane
- sensor
- air
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к аналитической химии органических соединений (обнаружение и анализ) и может быть применено для детектирования нитроэтана в воздухе рабочей зоны предприятий фармацевтической и парфюмерной промышленности. Сущность: в качестве детектора применяют набор из 4 сенсоров, электроды которых модифицированы скваланом, апиезоном L, триэтаноламином и 1,2,3-трис-(-β-цианэтокси)пропаном, нанесенными в виде пленок с массой 5-15 мкг, а отклики сенсоров фиксируют поочередно. Количественный анализ осуществляют с применением искусственной нейронной сети прямого распространения с алгоритмом обучения "обратное распространение ошибки". Технической задачей изобретения является определение содержания нитроэтана и повышение точности анализа. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для детектирования нитроэтана в воздухе рабочей зоны предприятий фармацевтической и парфюмерной промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения нитрометана в воздухе с применением пьезокварцевого сенсора, включающий подготовку пробы, нанесение сорбента, детектирование [Пат. 2143111 Россия. Коренман Я.И., Нифталиев С.И., Калач А.В., Раякович Л. Способ определения нитрометана в газовой смеси ароматических углеводородов].
Недостатком прототипа является сложность принятия решения по отклику одного сенсора и, как следствие, недостаточная точность.
Технической задачей изобретения является определение содержания нитроэтана и повышение точности анализа.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения нитроэтана в воздухе, включающем формирование сенсорной матрицы, состоящей из модифицированных сорбентами электродов пьезокварцевых резонаторов, ввод равновесной газовой фазы анализируемой пробы в ячейку детектирования, регистрацию аналитического сигнала сенсоров, новым является то, что сенсорную матрицу формируют из 4 электродов пьезокварцевых резонаторов на объемных акустических волнах с оптимальным диапазоном масс пленок модификаторов 5-15 мкг, регистрацию аналитических сигналов сенсоров проводят последовательно через 10-30 с от момента ввода пробы по схеме: сенсор на основе сквалана, L-апиезона, 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)пронана, триэтаноламина, причем количественный анализ осуществляют с применением искусственной нейронной сети прямого распространения с алгоритмом обучения "обратное распространение ошибки".
Технический результат заключается в возможности определения содержания нитроэтана в воздухе и повышении точности анализа.
Предельно допустимая концентрация нитроэтана в воздухе рабочей зоны составляет 0,03 г/м3.
Способ осуществляется следующим образом.
Пробоотбор. Анализируемый воздух, содержащий нитроэтан, в течение 2 мин отбирали в газовую ячейку со скоростью 250 см2/мин, Через герметичный затвор отбирали 50 см3 пробы и вводили в ячейку детектирования, содержащую 4 пьезокварцевых сенсора на объемных акустических волнах.
Подготовка сенсорного набора.
В качестве модификаторов электродов пьезокварцевых сенсоров применяли вещества, характеризующиеся стабильностью получаемого аналитического сигнала. На модельных смесях нитроэтана выбраны четыре модификатора - сквалан, апиезон L, триэтаноламин и 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)пропан.
Электроды 4 пьезокварцевых сенсоров с собственной частотой колебаний 8-10 MГц модифицировали равномерным нанесением водных, ацетоновых и гексановых растворов сорбентов определенного объема с помощью хроматографического микрошприца так, чтобы после удаления растворителей масса пленок сорбентов составляла 5-15 мкг, затем сенсор подвергали стабилизации в течение 5-10 мин.
Снижение рабочей частоты колебаний пьезокварцевых сенсоров на объемно-акустических волнах рассчитывали по уравнению Зауэрбрея [Sauerbrey G.G. Messung von plattenschwingungen sehr kleiner amplitude dutch lichtstrom-modulation // Z. Phys. - 1964. - Bd. 178. - S. 457-471]:
Δf = -2,3•10-6•f •Δm/A,
где Δm - масса модификатора, г; f0 - резонансная частота пьезосенсора, МГц; Δf - изменение частоты резонатора, Гц; А - площадь поверхности модификатора, см2.
Δf = -2,3•10-6•f
где Δm - масса модификатора, г; f0 - резонансная частота пьезосенсора, МГц; Δf - изменение частоты резонатора, Гц; А - площадь поверхности модификатора, см2.
Для пьезокварцевых резонаторов с номинальной частотой колебаний 8-10 МГц отклик после модификации составлял Δfc~3-15 кГц.
Фиксирование откликов сенсоров. После введения каждой пробы в ячейку детектирования фиксировали резонансную частоту сенсора и вычисляли относительный сдвиг частоты Δfa по уравнению:
Δfa = fo-f1,
где f0 и f1 - частоты колебаний сенсора до и после анализа, Гц.
Δfa = fo-f1,
где f0 и f1 - частоты колебаний сенсора до и после анализа, Гц.
Коэффициент распределения k вычисляли по уравнению [Калач А.В., Коренман Я. И. , Нифталиев С.И. Коэффициенты распределения алифатических нитроуглеводородов между конденсированной и газовой фазами // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2001, Т. 1, вып.6, с. 1084-1091]:
где Мгаз - молекулярная масса детектируемого вещества, г/моль; ρc- плотность модификатора, г/см3; pгаз - парциальное давление нитроэтана при данной температуре. Па; 107 - коэффициент перевода единиц измерения в систему СИ.
где Мгаз - молекулярная масса детектируемого вещества, г/моль; ρc- плотность модификатора, г/см3; pгаз - парциальное давление нитроэтана при данной температуре. Па; 107 - коэффициент перевода единиц измерения в систему СИ.
Примеры осуществления способа
Пример 1. В качестве модификаторов электродов пьезокварцевых сенсоров применяли вещества, характеризующиеся стабильностью получаемого аналитическою сигнала. На модельных смесях нитроэтана выбраны четыре модификатора - сквалан, апиезон L, триэтаноламин и 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)пропан.
Пример 1. В качестве модификаторов электродов пьезокварцевых сенсоров применяли вещества, характеризующиеся стабильностью получаемого аналитическою сигнала. На модельных смесях нитроэтана выбраны четыре модификатора - сквалан, апиезон L, триэтаноламин и 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)пропан.
Электроды 4 пьезокварцевых сенсоров с собственной частотой колебаний 8-10 МГц модифицировали равномерным нанесением водных, ацетоновых и гексановых растворов сорбентов определенного объема с помощью хроматографического микрошприца так, чтобы после удаления растворителей масса пленок сорбентов составляла 5-15 мкг, затем сенсор подвергали стабилизации в течение 5-10 мин.
После ввода пробы фиксировали момент времени и последовательно с интервалом 10 с отсчитывали частоту колебаний сенсоров. Отклики сенсоров формировали в виде диаграммы [фиг.1. Визуальные отпечатки сорбции нитроэтана на матрице пьезосенсоров, модифицированных скваланом - 1 (15 мкг); апиезоном L-2 (12 мкг); триэтаноламином -3 (15 мкг); 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)пропаном - 4 (6 мкг)].
Для определения содержания нитроэтана аналитические сигнала матрицы сенсоров поступали на вход искусственной нейронной сети прямого распространения с алгоритмом обучения "обратное распространение ошибки". Предел обнаружения нитроэтана 0,5 ПДК.
Способ осуществим. Число анализов без повторной модификации электродов пьезосенсоров составляет 15-20; время анализа, включая стадию пробоотбора на подготовленном сенсорном наборе с учетом регенерации сенсоров, не более 15 мин. Данные анализа представлены в таблице.
Пример 2. Подготовка матрицы сенсоров и пробоотбор проводили по аналогии с примером 1. Через каждые 30 с после введения анализируемой пробы воздуха в ячейку детектирования фиксировали частоту колебаний сенсоров. Данные анализа представлены в таблице.
По аналитическим откликам сенсоров формировали визуальный отпечаток пробы [фиг.2. Визуальные отпечатки сорбции нитроэтана на матрице пьезосенсоров, модифицированных скваланом - 1 (15 мкг); апиезоном L - 2 (12 мкг); триэтаноламином - 3 (15 мкг); 1,2,3 - трис -(β-цианэтокси)пропаном - 4 (6 мкг)].
Способ осуществим. Однако по полученным аналитическим сигналам сенсоров нельзя построить однозначные визуальные отпечатки нитроэтана.
Пример 3. Подготовка матрицы сенсоров и пробоотбор проводили по аналогии с примером 1. Электроды сенсоров модифицировали растворами сорбентов так, чтобы после удаления растворителя масса пленок составляла менее 5 мкг. Затем анализировали пробу воздуха. Предел обнаружения нитроэтана 0,8 ПДК. Способ осуществим.
Число анализов без повторной модификации электродов пьезосенсоров составляет 15-20; время анализа, включая стадию пробоотбора на подготовленном сенсорном наборе с учетом регенерации сенсоров, не более 15 мин.
Пример 4. Подготовка матрицы сенсоров и пробоотбор проводили по аналогии с примером 1. Электроды сенсоров модифицировали растворами сорбентов так, чтобы после удаления растворителя масса пленок была более 15 мкг.
Способ неосуществим. Наблюдается срыв генерации колебаний пьезосенсоров, модифицированных триэтаноламином и 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)-пропаном.
Пример 5. Подготовку матрицы сенсоров и пробоотбор проводили по аналогии с примером 1, но использовали матрицу, состоящую из 3 сенсоров, электроды которых модифицированы пленками сквалана, триэтаноламина и апиезона L. Способ неосуществим, так как полученный визуальный отпечаток [фиг.3. Визуальный отпечаток сорбции нитроэтана на матрице пьезосенсоров, модифицированных скваланом - 1 (15 мкг); апиезоном L - 2 (12 мкг); триэтаноламином - 3 (15 мкг)] не позволяет принять однозначного решения о содержании нитроэтана в воздухе.
Пример 6. Подготовку матрицы сенсоров и пробоотбор проводили по аналогии с примером 1, но опрос сигналов датчиков проводили в следующей последовательности: сенсор на основе сквалана, триэтаноламина 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)пропана. Способ неосуществим, так как полученный визуальный отпечаток построить невозможно.
Из примеров 1-6 и таблицы следует, что наибольший эффект по предлагаемому способу определения содержания нитроэтана в воздухе, включающему пробоотбор и детектирование, достигается с применением матрицы, состоящей из 4 сенсоров на основе объемно-акустических волн (пример 1). Электроды пьезосенсоров модифицировали пленками сквалана, апиезона L, 1,2,3-трис-(β-цианэтокси)пропана, обеспечивающими наибольшую чувствительность определения нитроэтана. При уменьшении (пример 3) и увеличении (пример 4) массы пленок сорбентов на электродах сенсоров чувствительность пьезосенсоров снижается и повышается предел обнаружения нитроэтана. Уменьшение числа сенсоров в матрице (пример 5) приводит к невозможности осуществления заявленного технического решения.
Таким образом, предлагаемый способ определения содержания нитроэтана в воздухе по сравнению с прототипом позволяет
- определять содержание нитроэтана в воздухе на уровне 0,5 ПДК и выше;
- повысить точность аналитических сигналов сенсоров.
- определять содержание нитроэтана в воздухе на уровне 0,5 ПДК и выше;
- повысить точность аналитических сигналов сенсоров.
Claims (1)
- Способ определения нитроэтана в воздухе, включающий формирование сенсорной матрицы, состоящей из модифицированных сорбентами электродов пьезокварцевых резонаторов, ввод равновесной газовой фазы анализируемой пробы в ячейку детектирования, регистрацию аналитического сигнала сенсоров, отличающийся тем, что сенсорную матрицу формируют из 4 электродов пьезокварцевых резонаторов на объемных акустических волнах с оптимальным диапазоном масс пленок модификаторов 5-15 мкг, регистрацию аналитических сигналов сенсоров проводят последовательно через 10-30 с от момента ввода пробы по схеме: сенсор на основе сквалана, L-апиезона, 1,2,3-трис-(β-цианэтокси) пропана, триэтаноламина, причем количественный анализ осуществляют с применением искусственной нейронной сети прямого распространения с алгоритмом обучения "обратное распространение ошибки".
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113601/28A RU2206084C1 (ru) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Способ определения нитроэтана в воздухе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113601/28A RU2206084C1 (ru) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Способ определения нитроэтана в воздухе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2206084C1 true RU2206084C1 (ru) | 2003-06-10 |
Family
ID=29211931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002113601/28A RU2206084C1 (ru) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Способ определения нитроэтана в воздухе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2206084C1 (ru) |
-
2002
- 2002-05-24 RU RU2002113601/28A patent/RU2206084C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4111036A (en) | Piezoelectric probe for detection and measurement of gaseous pollutants | |
CA2271179A1 (en) | Process for monitoring and detecting small molecule - biomolecule interactions | |
RU2206084C1 (ru) | Способ определения нитроэтана в воздухе | |
Hartmann et al. | Chemical sensing with cavitands: influence of cavity shape and dimensions on the detection of solvent vapors | |
JP3243937B2 (ja) | バイオミメティックセンサ | |
US8288163B2 (en) | Apparatus and method for detecting triacetone triperoxide | |
Barkó et al. | Application of pattern recognition and piezoelectric sensor array for the detection of organic compounds | |
RU2592209C2 (ru) | Экспрессный способ детектирования ацетона и фенола | |
RU2628029C1 (ru) | Способ определения качества виноградного вина | |
GB2332529A (en) | Detection of analyte species | |
RU2216016C1 (ru) | Способ определения гексана в воздухе | |
RU2390765C1 (ru) | Способ определения бензола | |
RU2236672C2 (ru) | Способ определения нитрометана в воздухе | |
RU2321846C1 (ru) | Способ определения микроконцентраций этилового спирта в парогазовых смесях | |
JP4020539B2 (ja) | 水晶発振子を用いた液滴中の溶質濃度測定方法 | |
RU2211447C1 (ru) | Способ определения суммарного содержания нитроалканов c1 -c3 в воздухе рабочей зоны | |
RU2706438C1 (ru) | Способ определения искусственных ароматизаторов в спиртосодержащих растворах | |
RU2205391C1 (ru) | Способ определения фенола и формальдегида в воздухе рабочей зоны | |
RU2296323C1 (ru) | Тест-способ определения степени окислительного прогоркания животного жира | |
RU2184956C2 (ru) | Способ определения хлорфенолов в воздухе в присутствии фенола | |
RU2603475C1 (ru) | Способ идентификации и полуколичественного определения диоктилфталата в смеси соединений, выделяющихся из пвх-пластизоля | |
RU2248571C1 (ru) | Способ экспресс-идентификации бензинов | |
RU2607388C1 (ru) | Способ идентификации паров моноэтаноламина в газовых смесях, равновесных парах над твердыми, жидкими пробами | |
RU2241696C1 (ru) | Способ суммарного определения алкилацетатов c2 -c5 в воздухе рабочей зоны | |
JPH09210975A (ja) | ガス検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040525 |