[发明专利]一种快速检测空气中气体二氧化氯浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于相对封闭空间环境检测技术领域。具体涉及一种快速检测空气中气体二氧化氯浓度的方法。

背景技术

目前世界上主要传染病中，经空气传播的占各种传播疾病的首位。因此，空气消毒是预防控制传染源，防止交叉感染的重要措施。尤其是对人员相对集中的如医院、图书馆等较大空间环境的公共场所进行空气预防性消毒和终末消毒显得尤为重要，有效的空气消毒能在一定时间内杀灭空气悬浮颗粒上沾染的病原微生物，可以在疾病预防控制过程中起到关键作用。

二氧化氯作为一种强氧化剂和高效消毒剂，在水处理、医疗、食品行业中已经得到了广泛的应用。近些年，二氧化氯由于其出色的杀菌消毒效果，已经被应用于反恐领域，对遭受生物和化学武器袭击或者污染的场所进行有效的清洗。

相对于液体二氧化氯，气体二氧化氯由于其优异的高效广谱杀菌性能和较低的有毒副产物，用于空气消毒是一项易于大面积使用的新型控制、防治技术，特别适用于对大面积空间环境中微生物的杀菌消毒。气体二氧化氯除了在医院、图书馆等公共卫生领域应用于空间环境微生物的杀菌消毒外，还可广泛应用于大棚蔬菜、水果的杀菌，以取代传统农药杀虫剂，提高果蔬的食品安全性，同时在粮食存储仓库的除霉防霉，森林和农作物病虫的防治等许多领域也具有极其广阔的应用前景。然而，当空气中的二氧化氯浓度过高时，除对人体器官有强烈刺激作用外，还有一定的爆炸危险性。因此，为了保障生产和使用过程中人们的生命和财产安全，对空气中二氧化氯气体的浓度必须进行严格监测与控制。

目前，对于空气中二氧化氯气体及其浓度的检测还没有更好的方法，现有少量的文献报道也大多是采取用大气采样器采集含有二氧化氯气体的空气溶于吸收剂水中，通过分光光度法测定吸收水样中二氧化氯的浓度然后还原到空气中的二氧化氯浓度。这种方法的优点是测试值相对比较准确，其缺点：一是只适合空气中高浓度的二氧化氯检测，对于低浓度的二氧化氯检测无能为力；二是不能实现快速现场检测，这样不能及时控制相关空间环境空气中的二氧化氯气体，检测方法存在滞后性，不能满足实际应用。

发明内容

本发明的目的提供一种快速检测空气中二氧化氯气体浓度的方法，建立一个简便、快速的二氧化氯气体浓度的检测方法。

根据本发明的一个方面提供了一种快速检测空气中气体二氧化氯浓度的方法，包括以下步骤：

(1)在一定条件下，ClO₂气体和H₂S气体在反应室内混合，气相中H₂S与ClO₂反应产生的S原子重新组合生成电子激发态的S₂^*，并且在回迁时有荧光性，产生化学发光，反应式如下：

其中，S₂^*发射光谱波长在250～460nm之间。

(2)根据ClO₂气体和H₂S气体化学发光反应特性，选择合适波长探测范围的传感器，对发光反应所产生的光强进行采集、记录，

其中，在外部条件一定的情况下，化学发光强度与反应物的浓度有如下关系：

其中，I_CL是波长λ和时间t的函数，表示波长为λ的光子在t时刻的化学发光强度；γ是传感器的收光效率；是化学反应发光效率；dc_A/dt和dc_B/dt分别是两种反应物的反应速率。

在一些实施方式中，一定条件是：温度为室温，H₂S气体的纯度为95％～99.8％，流速为50～80mL/min；ClO₂浓度为10～200mg/L，流速为100～600mL/min；反应室内压强为0.1～0.05MPa；传感器采集频率为5～500Hz，采集时长为5s-10min。

在一些实施方式中，反应室内压强为0.06MPa时，化学发光的光信号强度达到最大，检测灵敏度较高。

在一些实施方式中，ClO₂气体流速为300mL/min时，光信号强度达到最大值，检测具有最高的灵敏度。

在一些实施方式中，反应室压强为0.06MPa，气体流速为300mL/min时，ClO₂浓度在60～140mg/L范围内，浓度值与化学发光强度的关系式为：I_CL＝24.356+0.7233c，检测灵敏度为0.7233/(mg.L^-1)。