[发明专利]一种测定大气中苯系物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气中苯系物的快速检测技术，具体地说是一种基于质量型的压电化学传感器，以对苯系物特异敏感的离子液体作为传感器敏感元件或谐振器的敏感涂层材料，通过可逆地物理选择性吸附/解吸附实现对测定对象的连续、实时监测/检测。

背景技术

苯系物通常指苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及其他取代苯化合物，为无色具有特殊芳香气味的液体，是有机化工、农药、医药、家庭装修的油漆与涂料等领域中广泛适用的重要溶剂，由于其高的挥发性，这些苯系物在常温下以蒸气的形式存在于大气中；另外，吸烟，机动车尾气以及各种燃烧过程也会释放出大量的苯系物气体，它们极易通过呼吸系统或皮肤被人体吸收，危害人体的神经系统，甚至致癌、致畸、致突变。因此对空气中这些苯系物的检测和研究受到了广泛的重视，各个国家和地区都指定了相应允许的排放标准。但是，如何对这些有毒有害物质进行准确、及时的判断，以防止空气污染，对环境保护采取行之有效的措施就显得十分必要。因此，各种快速、灵敏的苯系物检测技术是长期一来摆在分析化学和环境工作者面前的一项艰巨而紧迫的任务。目前，空气中苯系物的检测方法主要是气相色谱法，少量也使用光谱法；其中的气相色谱法是国家规定的标准检测方法。尽管该方法的检测灵敏度高、定量准确，但该方法需要的仪器比较庞大且昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速、灵敏的大气中苯系物的现场检测方法，由于本发明所涉及方法本身具有的功耗低、体积小等独特优点，该方法尤其适用于特定场合下苯系物的实时、在线连续监测。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明的快速、灵敏的苯系物现场检测方法是以压电型传感器为基本检测技术，以对苯系物特异敏感的离子液体作为传感器感应元件或谐振器感应区的敏感涂层材料，利用被测物质在感应区域表面可逆地物理选择性吸附/解吸附作用，通过测定作用过程中传感器输出频率信号的变化来实现对测定对象的连续、实时监测/检测。

本发明所涉及的质量敏感型传感器主要包括体声波石英晶体微天平传感器(Quartz Crystal Microbalance，QCM)和表面声波传感器(Surface Acoustic Wave，SAW)两大类。由于压电型传感器本身所具有结构简单、体积小、功耗低、便于集成化、响应速度快等优点，使得该检测方法特别适用于现场实时、在线监测的需要。

对苯系物特异敏感的涂层材料是一类由阴阳离子所组成的在常温下呈液态的离子液体化合物，是以C₄mimNTf₂为代表的短链烷基二取代咪唑类阳离子和(CF₃SO₂)₂N^-阴离子所构成的离子液体，短链烷基二取代咪唑类离子液体结构式如式1所示：

R₁＝CH₃，C₂H₅，C₃H₇，C₄H₉.

R₂＝C₂H₅，C₃H₇，C₄H₉，C₅H₁₁，C₆H₁₃，C₇H₁₅，

C₈H₁₇，C₉H₁₉，C₁₀H₂₁，C₁₁H₂₃，C₁₂H₂₅.

式1.烷基咪唑型离子液体。

其中，取代基R¹为C₁-C₄的短链烷基，取代基R²为C₂-C₁₂的直链烷基，它们之间可以自由组合；该类化合物因其本身所具有的可忽略的蒸气压、无味、不燃烧、较高的粘度、高的稳定性等特点，特别适合于用作传感器及其它分析化学领域的特殊功能材料。