[发明专利]一种快速检测挥发性氯代烃污染的电子鼻系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤、水和空气等环境中挥发性氯代烃污染的快速检测电子鼻系统，特别涉及到一种对环境中挥发性氯代烯烃和氯代烷烃进行选择性分析检测的智能电子鼻系统。

背景技术

挥发性氯代烃类物质是常用的化工原料和有机溶剂，使用量大面广，挥发性强，性能稳定且具有多种毒性效应。挥发性氯代烃在生产、使用、储存和处理处置过程中方法不当很容易引起大气、土壤和水体等环境污染，造成健康风险。

挥发性氯代烃的检测通常使用气相色谱技术。气相色谱仪能对污染物组成进行全面分析，对污染物浓度精确定量，但其仪器设备价格昂贵，测试成本较高，需配备专业人员，操作复杂，从标准液配制到结果数据分析需要时间非常长，在大量样品现场测试时无法满足快速检测和在线实时监测的要求。因此，操作简单、成本低廉、便携快速的挥发性氯代烃检测技术成为一个重要的研究方向。

中国发明申请CN 200810010884.3 和CN 200810013549.9分别公开了以大气压下的辉光放电、真空紫外光作为电离源的离子迁移谱，用于对卤代烃类化合物进行识别与检测。但由于离子迁移谱分辨率不好，线性范围窄，灵敏度受捕集手段影响较大，且仪器易受到污染，限制了其推广使用。

近年来，气体传感器种类不断增多，而以气体传感器为主要器件的电子鼻检测技术也有了较大发展。电子鼻是一种对人类等哺乳动物嗅觉系统模拟的仪器，通过设计合理的气路和传感器阵列信号处理的硬件电路，结合优化的软件，能够识别简单或复杂的气味。目前已有几种商品化的电子鼻面世，但都存在价格昂贵、体积庞大的缺点，且多集中于食品检测领域，应用于环境气体检测的电子鼻研究则较少。 

中国发明专利 CN 200310108469.9公开了一种检测室内污染的气体传感器阵列，由数个铟锡比不同的铟锡氧化物薄膜气体传感器构成一个传感器阵列，每个传感器对气体的响应不同，使得这种传感器阵列对气体的选择性大大提高。它可以方便地鉴别包括苯、甲苯、二甲苯、甲醛等几种常见的室内污染气体。但其只是传感器阵列，未形成能够在线监测的整套系统；只适用于鉴别常见室内污染气体，对挥发性氯代烃的适用性未介绍；无法实现定量测定，对干扰物也没有研究。

中国发明专利CN 200310108469.9公开了一种检测卤代烃的传感材料，传感材料为铂、2-苯基吡啶配体和苯基上的芳基或由芳基进一构建成的寡聚物或聚合物，还包括芳基的衍生物。通过检测发光材料荧光强度的变化实现对易挥发的卤代烃的检测。通过合成不同配位基团的化合物可实现对不同卤代烃的检测。但只介绍了对单种气体的检测，未对混合气体进行辨别、分析检测；干扰的排除也没有研究；只是传感材料的开发，未形成在线监测的整套系统。

发明内容

本发明的目的在于解决环境中挥发性氯代烃气体的快速检测和在线监测问题，提供一种体积小、重量轻、能抗干扰的挥发性氯代烃气体检测电子鼻系统。

为实现上述目的，本发明提供一种检测挥发性氯代烃的智能电子鼻系统，它包括：

气室气路单元，由气管、泵、电磁阀、转换接头以及气室组成，通过控制泵和电磁阀的状态来完成采气、检测、冲洗等过程；

气体前处理单元，设在气室气路单元的进气口前，用于去除样品中的水分和干扰物质；

传感器单元，设在所述气室内部，用于采集气体响应信号；

嵌入式系统，设在所述气室外部，用于整套系统的自动控制以及信号处理、显示和储存；

系统外壳，由外部机壳、按钮、主板、显示屏以及电源模块等组成，为整个系统提供用电和数据监控实时显示。

所述气体前处理单元包括水分去除装置和干扰物去除装置；所述的水分去除装置为1-2根填充了无水硫酸钠、氯化镁等干燥剂的干燥管；所述的干扰物去除装置至少由1-2根卤代烃分离管构成。

所述传感器单元包括传感器阵列和传感器调理电路，其中所述传感器阵列至少有：主要用于对挥发性氯代烃气体浓度进行定量分析的PID传感器，主要用于提取气味“指纹信息”的气敏传感器，主要用于对传感器所处环境进行监测的温湿度传感器；其中PID传感器通常为1-3个，气敏传感器2-6个，温湿度传感1-2个。

所述的PID传感器的数量为1个以上时，通过低能量PID传感器的响应值定量该能量下可电离的挥发性氯代烃，通过高能量PID传感器与低能量PID传感器的响应差值定量只在该高能量下才能电离的挥发性氯代烃，从而分别定量挥发性氯代烃；所述气敏传感器为1个或1个以上时，通过不同挥发性氯代烃在同一传感器上的响应特性或同一挥发性氯代烃在不同传感器上的响应特性定性辨别挥发性氯代烃。