УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПЬЕЗОСОРБЦИОННАЯ ЯЧЕЙКА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01N27/12 

Изобретение относится к аналитической химии и применяется для проведения анализа газовых сред, содержащих органические соединения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является матричная пьезосорбционная ячейка детектирования, состоящая из корпуса с патрубками, внутри которой расположен ряд сенсоров с различными пленочными покрытиями для фиксирования основных компонентов газовой смеси, устройств для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов сенсоров. Корпус ячейки выполнен в виде цилиндра с крышкой, на которой по кругу расположены держатели для шести сенсоров, патрубок для ввода жидкой смеси расположен перпендикулярно по отношению к патрубку для ввода газообразной смеси, в нижней части цилиндрического корпуса расположена съемная подложка, при этом патрубки снабжены полиуретановыми прокладками, а крышка соединена с цилиндрическим корпусом посредством резьбы, при этом съемная подложка, используемая для анализа жидких смесей, выполнена из стекла или иного инертного материала в виде выпуклого диска диаметром, соответствующим диаметру цилиндрического корпуса ячейки [Пат. RU 2212657, Матричная пьезосорбционная ячейка детектирования [Текст] / Кучменко Т.А., Шлык Ю.К., Коренман Я.И. 2003. - №26 (ч.III). - С.629].

Недостатками известной ячейки детектирования являются:

- проведение анализа газовой фазы многокомпонентных смесей только в статическом режиме;

- наличие только шести измерительных элементов не дает достаточно информативных результатов, что увеличивает вероятность принятия ошибочного решения;

- фиксирование откликов в определенной последовательности требует разработки определенного алгоритма опроса сенсоров

Техническая задача изобретения - увеличение числа измерительных элементов; возможность анализа газовой фазы сложных многокомпонентных смесей газообразных и жидких проб; возможность проведения анализа как в динамическом, так и статическом режимах.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в универсальной пьезосорбционной ячейке детектирования, состоящей из цилиндрического корпуса с двумя расположенными перпендикулярно друг относительно друга патрубками, крышкой, на которой по кругу крепятся держатели для ряда сенсоров с различными пленочными покрытиями сорбентов, устройств для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров, новым является то, что на крышке по кругу расположены держатели для девяти пьезосенсоров с различными пленочными покрытиями сорбентов; цилиндрическая часть корпуса снабжена дополнительным патрубком, причем патрубки цилиндрической части расположены в диаметрально-противоположных направлениях - один у основания ячейки, другой на уровне пьезосенсоров; крышка с устройствами для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров закрыта защитным чехлом.

Технический результат заключается в увеличении числа измерительных элементов; возможности анализа газовой фазы сложных многокомпонентных смесей газообразных и жидких проб; возможности проведения анализа как в динамическом, так и статическом режимах.

Универсальная пьезосорбционная ячейка детектирования (фиг.1, 2) представляет собой полый цилиндр (1) с двумя патрубками (2) и (3), расположенными перпендикулярно друг относительно друга, крышку (4) и съемное основание (5), упрощающее подготовку (удаление следов органических соединений) реакционной емкости к следующим измерениям, в центре которого расположен патрубок (3). На крышке (4) имеются панели (6) для крепления девяти сенсоров (7). Для обеспечения герметичности соединения крышки и основания с цилиндром имеются два резиновых кольца (8). Внешняя цилиндрическая часть корпуса снабжена дополнительным патрубком (9). Патрубки (2) и (9) направлены в диаметрально-противоположные стороны. Патрубок (9) расположен у основания ячейки, а патрубок (2) на уровне пьезосенсоров. Такое расположение патрубков обеспечивает более эффективное вентилирование реакционной емкости после проведения измерений. Патрубки закрываются прижимными заглушками (10 - с отверстием для прокола, 11 и 12 - глухие) и полиуретановыми прокладками (13) - 3 штуки посредством резьбового соединения, создавая необходимую герметичность системы.

Универсальная пьезосорбционная ячейка детектирования работает следующим образом.

Для анализа газовой фазы жидких проб (молочная сыворотка) в статическом режиме к крышке (4) ячейки детектирования присоединяют кварцевые генераторы (14) - 9 штук для возбуждения колебаний девяти пьезосенсоров и закрывают защитным чехлом (15) (фиг.3). Патрубок (3) служит для ввода пробы. Прокалыванием шприцем полиуретановой прокладки (13) через отверстие в прижимной заглушке (10) вводят определенный объем равновесной газовой фазы многокомпонентной жидкой смеси. При этом патрубки (2) и (9) герметично закрыты (фиг.4). Для анализа газовой фазы летучих жидкостей: бензинов, ароматических (бензол, толуол, этилбензол) и предельных углеводородов нормального строения (С₅-С₁₀) микрошприцем отбирают определенный объем пробы в жидком виде и вводят через патрубок (9). При этом патрубки (2) и (3) герметично закрыты. Попадая на съемное основание (5), жидкая проба испаряется и переходит в газовую фазу, обеспечивая равномерное распределение анализируемой пробы по всему объему реакционной емкости, а также воспроизведение сорбционного фронта при каждом последующем измерении (фиг.5).

Для анализа газовой фазы жидких проб (молочная сыворотка, жидкие углеводородные топлива, ароматические и предельные углеводороды нормального строения) в динамическом режиме работы воздух, насыщенный парами анализируемой пробы, проходит через детектор непрерывно. К крышке (4) ячейки детектирования присоединены кварцевые генераторы (14) - 9 штук для возбуждения колебаний девяти пьезосенсоров и закрывают защитным чехлом (15) (фиг.3). Патрубки (2) и (9) открыты, патрубок (3) закрыт (фиг.6). На входе и выходе из реакционной емкости устанавливают расходомеры типа PC (на фиг. не показаны) для варьирования расхода подаваемого воздуха в ячейку (на входе) и контролирования герметичности газопроводящей системы в целом (на выходе). При стабильной работе установки показания обоих ротаметров одинаковы. Насыщение воздуха парами анализируемой пробы осуществляют с применением мелкопористого распыления (барботаж). Направление потока газа-носителя снизу вверх обеспечивает равномерную подачу паров анализируемого вещества на поверхность электродов пьезосенсоров. Фиксирование откликов сенсоров осуществляется в автоматическом режиме.

После проведения измерений проводят регенерацию сорбционного покрытия осушенным лабораторным воздухом и вентилирование реакционной емкости.

Отклики сенсоров регистрируются одновременно со всех сенсоров и передаются для дальнейшей обработки на ЭВМ. «Визуальный отпечаток» анализируемой пробы формируется в результате опроса девяти пьезосенсоров с различными пленками сорбентов. Каждому виду пробы соответствует характерный геометрический образ «визуального отпечатка». Распознавание и идентификация анализируемого образца, качественный и количественный анализ пробы проводятся по результатам сопоставления «визуальных отпечатков» запаха тестируемой пробы и стандартного образца с применением методологии искусственных нейронных сетей.

Сравнение некоторых характеристик предлагаемого технического решения и аналога представлено в таблице.

Таблица
Сравнительные параметры предлагаемой ячейки и прототипаПараметры сравненияТехническое решениеАналогАнализ газовой фазы проб в динамическом режимеВозможенНевозможенРегистрация откликов сенсораНе требует определенного индивидуального алгоритмаПо определенному индивидуальному алгоритмуКоличество сенсоров96

Предлагаемая универсальная пьезосорбционная ячейка детектирования за счет увеличения числа измерительных элементов с различными пленочными покрытиями позволяет получить более полную информацию, необходимую для распознавания «визуального отпечатка»; анализировать газовые фазы сложных многокомпонентных смесей газообразных и жидких проб; проводить анализ как в динамическом, так и статическом режимах.

Изобретение относится к аналитической химии и применяется для проведения анализа газовых сред, содержащих органические соединения. Технический результат изобретения: обеспечение возможности получить более полную информацию, необходимую для распознавания «визуального отпечатка»; анализировать газовые фазы сложных многокомпонентных смесей газообразных и жидких проб, а также обеспечение возможности проведения анализа как в динамическом, так и статическом режимах. Сущность: универсальная пьезосорбционная ячейка детектирования состоит из цилиндрического корпуса с двумя расположенными перпендикулярно друг относительно друга патрубками, крышкой, на которой по кругу крепятся держатели для ряда сенсоров с различными пленочными покрытиями сорбентов, устройств для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров. На крышке по кругу расположены держатели для девяти пьезосенсоров с различными пленочными покрытиями сорбентов. Цилиндрическая часть корпуса снабжена дополнительным патрубком, причем патрубки цилиндрической части расположены в диаметрально-противоположных направлениях - один у основания ячейки, другой на уровне пьезосенсоров. Крышка с устройствами для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров закрыта защитным чехлом. 1 табл., 6 ил.

Универсальная пьезосорбционная ячейка детектирования, состоящая из цилиндрического корпуса с двумя расположенными перпендикулярно относительно друг друга патрубками, крышкой, на которой по кругу крепятся держатели для ряда сенсоров с различными пленочными покрытиями сорбентов, устройств для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров, отличающаяся тем, что на крышке по кругу расположены держатели для девяти пьезосенсоров с различными пленочными покрытиями сорбентов, цилиндрическая часть корпуса снабжена дополнительным патрубком, причем патрубки цилиндрической части расположены в диаметрально противоположных направлениях - один у основания ячейки, другой на уровне пьезосенсоров, крышка с устройствами для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров закрывается защитным чехлом.