[发明专利]一种用于环境监测的氨气缓释材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry，简称IMS)环境监测仪器上的氨气缓释材料及其制备方法。

背景技术

该发明研制的氨气缓释材料(也称离子掺杂剂)主要应用在IMS环境监督仪器上。IMS环境监督仪主要用来进行环境、火灾、水污染食品以及化工厂中的有毒气体进行监测，还可对木材进行检测。此外，IMS检测仪还可用于机场、海关等毒品及爆炸物的检查。IMS环境监测仪内部需要一种材料稳定释放氨气，使检测腔中氨气的浓度保持稳定，从而使反应物离子峰(Reactant Ion Peaks，简称RIP)保持稳定。采用氨气作为标准物质产生的反应物离子峰，由于其质子迁移谱具有很明显的特征容易被辨认，且可避免其他混合气体和混合物的干扰，从而起到参考物的作用。环境没有被污染时，腔内的稳定状态作为一个标准值同时也作为校准的参考状态。当环境被污染时，污染气体等进入IMS环境监督仪中，监督仪能够灵敏的感应到，外来污染气体便与氨气以物理化学键结合，离子迁移谱线较标准状态时发生变化，监督仪立即报警，从而达到环境监测的作用。氨气缓释材料的应用同时也增加了IMS环境监测仪器的灵敏度。离子掺杂剂的研制是研制IMS环境监督仪中使用的关键材料之一，它是保证仪器在极高灵敏度下进行检测报警的重要条件，使用它能够研制出具有与国外先进国家相当水平的IMS环境检测仪器，可用来检测和监测大气和特殊工业部门的毒气及污染物的含量。

之前的IMS监测仪中使用的氨气通常是将氨气或是氨水压缩到一个不锈钢或聚四氟乙烯的管道内，通过一层渗透膜将氨气通入IMS仪器中为其提供需要的氨气，这种方法制备氨气由于需要压力压缩到管道内。上述方法制备所需的氨气成本较高、浓度不稳定、不利于运输且不利于在便携式的IMS仪器上的使用。因此，用铵盐与有机硅橡胶混合制备氨气缓释材料提供氨气成为了IMS仪器制备的一个创新点。该发明中制备的氨气缓释材料具有制备工艺简单，原料来源广及产生氨气速率稳定且便于在便携式IMS监测仪上使用。

缓释技术(控制释放技术)就是在预期的时间内控制某种物质的释放速率，使其在某种体系内维持一定的有效浓度，在一定的时间内以一定的速度释放到环境中的技术(张秋禹，结良，张军平，张和鹏，韩磊.缓释技术及应用[J].河南化工，2004，7：1-3)。缓释系统分为物理缓释系统和化学缓释系统两种。物理缓释系统主要有以下三种形式：均匀型、贮藏型和凝胶型。在均匀型的缓释系统中，活性物质均匀溶解或分散在缓释剂中，释放的过程中表面的活性物质首先释放，内部的需扩散到表面进行释放。因此随扩散距离的增加，传质阻力也不断增大，释放速度随时间的增加而下降。本发明所研究的是均匀型物理缓释系统。缓释材料包括缓释剂和活性物质，缓释剂即缓释系统的骨架，活性物质即能通过一定的物理化学反应得到释放物(气体、药物等)的物质。近年来，缓释技术得到了长足的发展，已广泛应用于医药、农业、石油化工、日用化工等民用及军用的各个领域。缓释材料根据不同的需要采用不同的载体材料。Karak(KarakN.，[M].Journal of Polymer Material，1999，16：309-320)公开了一种印度栋树仁提取物及虫胶包膜尿素的方法，得到的缓释肥成本较低，缓释效果显著。胡云鹏(第十二届全国缓蚀学术讨论会论文集[C].武汉：华中科技大学出版社，2001：301-305)公开了一种以炔氧甲基氨类缓蚀剂为主的水溶性固体缓蚀剂，它能缓慢均匀释放，长期保持有效浓度。AGIS F. KYDONIEUS(AGIS F.KYDONIEUS.The Effect of Some Variables on the Controlled Release of Chemicals from Polymeric Membranes[J].AMERICAN CHEMICAL SOCIETY，1977，53：152-167)公开了气体等化学物质缓慢透过高分子聚合物膜的影响因素：高分子膜的厚度，气体分子的大小等。JAMES M.ANDERSON(ANDERSON.In Vivo Studies on Drug-Polymer Sustained-Release Systems[J].AMERICAN CHEMICAL SOCIETY，1982，186：85-94)公开了对艮他霉素缓释几种体系，其中硅橡胶系统中药物的缓释效果优异。由于硅橡胶具有一般材料所不具备的优异性能，因此常被用作缓释材料应用于医学等其他很多重要领域。