JP3589265B2 - Nitrogen dioxide gas detection element, detection method and detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機色素分子を感ガス体として用いた二酸化窒素ガス検知素子、この二酸化窒素ガス検知素子による二酸化窒素ガス検知方法、およびこの二酸化窒素ガス検知素子を具備した光学式の二酸化窒素ガス検知装置(センサー)に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガスや工場の排煙に含まれる酸化窒素ガスなどが公害の一因として社会問題化している。このため、わが国においてはそれぞれの有害ガスについて環境基準が設定されている。環境基準に定められている測定方法はいずれも自動測定法である。大気監視局では、これらの方法を用いて環境中の二酸化窒素などを常時監視している。また、常時監視のほかにも、地域の有害ガス濃度の分布調査、地域環境影響評価を行う場合の事前調査および追跡調査などの大気汚染調査が随時に行われている。その場合の有害ガス測定法としては、自動測定法では莫大な経費がかかり電源や設置場所の確保が必要であるので、永久的な測定を除いて、通常は簡易測定法が用いられている。
【0003】
特に窒素酸化物は、固定発生源からばかりでなく、喫煙、厨房、排気暖房機、自動車など、人の生活の場やそれに極めて近い場所でも発生する。このため、二酸化窒素に関しては、人への影響の立場から、個人曝露モニタリング、生活環境や労働環境における汚染実態の把握が必要であると考えられてきている。このような背景から、酸化窒素濃度を簡便かつ安価に検知できる方法が要求されるようになってきている。
【0004】
従来、酸化窒素ガス濃度の検知方法としては、ケミルミネッセンス法や検知管法などが知られている。しかし、これらの方法では特殊な装置や器具を使用するため、簡便かつ安価な方法という要求に応えることができない。
【0005】
また、受動式サンプラーを用いる簡易測定法として、トリエタノールアミンバッチ法が知られている。この方法では、二酸化窒素の吸収効率が高いトリエタノールアミンをモレキュラーシーブにしみこませたものを長時間、二酸化窒素雰囲気中にさらす。分析時にモレキュラーシーブを水で洗って二酸化窒素を吸収したトリエタノールアミンを洗い出し、発色試薬であるスルフィニルアミドとN−(1−ナフチル)エチレンジアミンニ塩酸塩の混合溶液を加えて、吸光光度法で二酸化窒素を定量している。この方法は、ガス捕集後に発色反応を起こさせるため、特殊な試薬が必要となり、しかもその場での測定が困難であるという問題がある。
【0006】
さらに、フタロシアニンなどを用いる電気化学的な簡易測定法が知られている。しかし、この方法では、感度がppmオーダーであり、環境中の二酸化窒素濃度を精密に測定できないという問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、二酸化窒素ガスを簡便に検知できる安価な検知素子、ガス検知方法および検知装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の二酸化窒素ガス検知素子は、透明な多孔質ガラスまたは多孔質高分子フィルムにビス(アミノフェニル)オキサジアゾールまたはジメチルナフチジンを含浸させたことを特徴とするものである。
本発明の二酸化窒素ガス検知方法は、前記二酸化窒素ガス検知素子を用いた二酸化窒素ガス検知方法であって、該ガス検知素子と二酸化窒素ガスの接触により生じるビス(アミノフェニル)オキサジアゾールまたはジメチルナフチジンの非可逆的な色変化を測定し、二酸化窒素ガスを検知することを特徴とするものである。
【0009】
本発明の二酸化窒素ガス検知装置は、発光素子、受光素子、およびガス検知素子からなる二酸化窒素ガス検知装置であって、該ガス検知素子は検出波長に対して透明な多孔質ガラスまたは多孔質高分子フィルムにビス(アミノフェニル)オキサジアゾールまたはジメチルナフチジンを含浸させたものであり、かつ該ガス検知素子が発光素子から受光素子に至る経路上に設置されていることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ジアミン誘導体が二酸化窒素ガスと選択的に反応して着色生成物を形成することを見い出した。本発明の原理は、二酸化窒素ガスの接触により生じるジアミン誘導体の非可逆的な色変化を測定することにより二酸化窒素ガスを検知するものである。
【0011】
本発明において用いられるジアミン誘導体としては以下のようなものが挙げられる。例えば、アクリフラビンハイドロクロライド、アクリフラビンニュートラル、2−メチル−4,4’−{(4−イミノ−2,5−シクロヘキサジエン−1−イリデン)メチレン}ジアニリン、ベンゾパープリン4B、1,1’−ジナフチル−2,2’−ジアミン、2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、N,N’−ビス(3−アミノフェニル)−3,4,9,10−ペリレンカルボキシリックジイミド、4,4’−{(メチル−1,3−フェニレン)ビス(アゾ)}ビス(6−メチル−1,3−ベンゼンジアミン)ジハライドクロライド、4,4’−{m−フェニレンビス(アゾ)}ビス(m−フェニレンジアミン)ジハイドロクロライド、6’−ブトキシ−2,6−ジアミノ−3,3’−アゾジピリジン、シカゴスカイブルー6B、6−クロロ−3,5−ジアミノ−2−ピラジンカルボナイトライド、6−クロロ−3,5−ジアミノ−2−ピラジンカルボキシアミド、4−クロロ−2,6−ジアミノピリミジン、2−クロロ−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、クリソイジン、3,3’−{4,4’−ビフェニレンビス(アゾ)}ビス(4−アミノ−1−ナフタレンサルフォニック酸)二ナトリウム塩、クレシルヴァイオレットアセテート、4’,6−ジアミジノ−2−フェニルインドールジハイドロクロライドハイドレート、ジアミノアクリジンヘミサルフェイト、ジアミノアントラキノン、3,3’−ジアミノベンジジン、3,3’−ジアミノベンジジンテトラハイドロクロライドジハイドレート、3,4−ジアミノベンゾフェノン、p−ジアミノアゾベンゼン、ジアミノベンゼン酸、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、5,6−ジアミノ−2,4−ジハイドロオキシピリミジンサルフェート、2,7−ジアミノフルオレン、3,4−ジアミノ−5−ヒドロキシピラゾールサルフェート、3,7−ジアミノ−2−メトキシフルオレン、ジアミノナフタレン、9,10−ジアミノフェナントレン、3,8−ジアミノ−6−フェニルフェナントリジン、2,4−ジアミノ−6−フェニル−1,3,5−トリアジン、3,3’−ジメチルナフチジン、ジミジウムブロマイド、ダイレクトレッド75、ダイレクトイエロー62、ディスパースブルー1、エチジウムブロマイド、6,6’−{3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニリレン)ビス(アゾ)}ビス(4−アミノ−5−ヒドロキシ−1,3−ナフタレンジスルホン酸)四ナトリウム塩、ファットブラウンRR、2,4,6−トリアミノ−s−トリアジン、ニューフクシン、パラソサニリンベース、3,7−ジアミノ−5−フェニルフェナジニウムクロライド、2,3−ピラジンジカルボキシアミド、3,4−ピリジンジカルボキシアミド、o−トリジン、2,4,7−トリアミノ−6−フェニルプテリジン、3,5,7−トリアミノ−s−トリアゾロ[4,3−a]−s−トリアジン、ジアニシジン、4,4’−ジアミノジフェニルアミンなどである。
【0012】
これらジアミン誘導体のうち、例えばo−トリアジン、ビス(アミノフェニル)オキサジアゾール、ジメチルナフチジンのように対称的な位置にアミノ基を有するジアミン誘導体が好適である。
【0013】
本発明において用いられる支持体としては、ガラス、石英、高分子フィルム、多孔質ガラス、多孔質高分子フィルムなどの透明性のものが挙げられ、ジアミン誘導体の着色反応による着色領域の光透過性が優れていることが好ましい。支持体の形状は板状でもファイバー状でもよい。支持体はジアミン誘導体が二酸化窒素と反応して生成する着色物質の吸収領域に吸収を持たないことが必要である。
【0014】
本発明のガス検知素子は、支持体にジアミン誘導体を担持させたものである。この場合、ジアミン誘導体のみを支持体に担持させてもよいし、ジアミン誘導体と適当な他の材料との混合物を支持体に担持させてもよい。
【0015】
本発明のガス検知素子を作製するには、以下のような方法が用いられる。例えば、ジアミン誘導体またはその混合物を水または有機溶媒(アルコール、ケトン、芳香族溶剤、石油系溶剤など)に溶解し、多孔質ガラスなどの支持体上に付着させることにより、ガス検知素子を作製できる。また、ジアミン誘導体またはその混合物の溶液を支持体中に含浸させた後、溶媒を除去することにより、ガス検知素子を作製してもよい。さらに、ジアミン誘導体またはその混合物の溶液を、スピンコート法、ドクターブレード法などの一般的な方法で支持体上に付着させることにより、ガス検知素子を作製してもよい。
【0016】
本発明の二酸化窒素ガス検知装置は、発光素子から受光素子に至る経路上に、ガス検知素子を設置した構成を有する。発光素子としては、各種LED、または水銀ランプなどの多光色光源とフィルターとの組み合わせなどを用いることができる。また、受光素子としては、半導体フォトダイオードなどを用いることができる。これらの発光素子および受光素子を用いれば、検知装置を小型化することができる。
【0017】
本発明の二酸化窒素ガス検知装置を用いれば、二酸化窒素ガス濃度を測定することもできる。この場合、予め既知の二酸化窒素ガス濃度の雰囲気でガス検知素子の着色濃度を測定して検量線を作成しておき、この検量線と実際の測定結果とを照合することにより二酸化窒素ガス濃度を求めることができる。
【0018】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではなく、材料の組み合わせ、支持体などを変えることにより多種多様なガス検知素子を製造できるが、以下の実施例においては代表的な例を示す。
【0019】
実施例1
図1に本発明の二酸化窒素ガス検知素子を使用した光学式ガスセンサーの一例を示す。このガスセンサーは、ガス検知素子からの透過光の吸収波長変化によりガスを検知するものである。図1に示すように、キセノンランプとフィルターとを組み合わせた発光素子1、多孔質支持体にジアミン誘導体を含む着色物質を含浸させたガス検知素子2、およびフォトダイオードからなる受光素子3が配置されている。ガス検知素子2は発光素子1から受光素子3に至る光の経路上に配置されており、受光素子3ではガス検知素子2を透過した光が検知される。
【0020】
実施例2
三角フラスコに0.028gの2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールを入れ、10mlのエタノールに溶解し、約0.01mol/Lの溶液を調製した。この溶液中に支持体としての多孔質ガラスを浸し、溶液を含浸させた。24時間含浸した後、多孔質ガラスをシャーレに取り出し、24時間風乾してエタノールを蒸発させ、ガス検知素子を得た。このようにして作製した色素含浸多孔質ガラスからなるガス検知素子は無色透明であった。その吸収スペクトル(初期)を図2に示す。
【0021】
このガス検知素子をNO2 濃度10ppmの空気にさらしたところ、レモンイエローに着色した。その吸収スペクトル(NO2 接触後)を図2に示す。この変化は不可逆であった。また、NO2 濃度を100ppb〜100ppmの範囲で変化させて測定した場合にも、強度は異なるが図2と同様のスペクトル変化が見られた。
【0022】
次に、上記のガス検知素子、発光素子として高圧水銀ランプおよびブルーフィルター、受光素子として400〜500nmに感度のあるフォトダイオードを用い、図1に示す方式の光学式ガスセンサーを作製した。この光学式ガスセンサーにより出力変化を測定したところ、NO2 濃度100ppb〜100ppmの雰囲気中では、NO2 にさらしていない参照試料と異なる出力が得られた。
【0023】
実施例3
三角フラスコに0.024gのo−トリジンを入れ、10mlのエタノールに溶解し、約0.01mol/Lの溶液を調製した。この溶液中に支持体としての多孔質ガラスを浸し、溶液を含浸させた。24時間含浸した後、多孔質ガラスを取り出し、24時間風乾してエタノールを蒸発させ、ガス検知素子を得た。このようにして作製した色素含浸多孔質ガラスからなるガス検知素子は赤紫透明であった。その吸収スペクトル(初期)を図3に示す。
【0024】
このガス検知素子をNO2 濃度1ppmの空気にさらしたところ、黄茶透明に変色した。その吸収スペクトル(NO2 接触後)を図3に示す。この変化は不可逆であった。また、NO2 濃度を100ppb〜100ppmの範囲で変化させて測定した場合にも、強度は異なるが図3と同様のスペクトル変化が見られた。
【0025】
次に、上記のガス検知素子、発光素子として高圧水銀ランプおよびブルーフィルター、受光素子として400〜500nmに感度のあるフォトダイオードを用い、図1に示す方式の光学式ガスセンサーを作製した。この光学式ガスセンサーにより出力変化を測定したところ、NO2 濃度100ppb〜100ppmの雰囲気中では、NO2 にさらしていない参照試料と異なる出力が得られた。
【0026】
実施例4
三角フラスコに0.034gの3,3’−ジメチルナフチジンを入れ、10mlのエタノールに溶解し、約0.01mol/Lの溶液を調製した。この溶液中に支持体としての多孔質ガラスを浸し、溶液を含浸させた。24時間含浸した後、多孔質ガラスを取り出し、24時間風乾してエタノールを蒸発させ、ガス検知素子を得た。このようにして作製した色素含浸多孔質ガラスからなるガス検知素子は黄透明であった。その吸収スペクトル(初期)を図4に示す。
【0027】
このガス検知素子をNO2 濃度1ppmの空気にさらしたところ、桃透明に変色した。その吸収スペクトル(NO2 接触後)を図4に示す。この変化は不可逆であった。また、NO2 濃度を100ppb〜100ppmの範囲で変化させて測定した場合にも、強度は異なるが図3と同様のスペクトル変化が見られた。
【0028】
次に、上記のガス検知素子、発光素子として高圧水銀ランプおよびブルーフィルター、受光素子として400〜600nmに感度のあるフォトダイオードを用い、図1に示す方式の光学式ガスセンサーを作製した。この光学式ガスセンサーにより出力変化を測定したところ、NO2 濃度100ppb〜100ppmの雰囲気中では、NO2 にさらしていない参照試料と異なる出力が得られた。
【0029】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のガス検知素子は、二酸化窒素ガスを含有する雰囲気にさらし、その着色状態を見るだけでNO2 ガスのおおよその濃度を検知することができ、特殊な測定装置や器具を用いる必要がないため、簡便かつ安価である。また、本発明によれば、予め既知の二酸化窒素ガス濃度の雰囲気でガス検知素子の着色濃度を測定して検量線を作成しておき、この検量線と実際の測定結果とを照合することにより二酸化窒素ガス濃度を簡便に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二酸化窒素ガス検知装置の概略的な構成を示す図。
【図2】ジアミン誘導体として2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールを用いた場合の二酸化窒素曝露前後の吸収スペクトルを示す図。
【図3】ジアミン誘導体としてo−トリジンを用いた場合の二酸化窒素曝露前後の吸収スペクトルを示す図。
【図4】ジアミン誘導体として3,3’−ジメチルナフチジンを用いた場合の二酸化窒素曝露前後の吸収スペクトルを示す図。
【符号の説明】
1…発光素子
2…二酸化窒素ガス検知素子
3…受光素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nitrogen dioxide gas detection element using an organic dye molecule as a gas-sensitive substance, a nitrogen dioxide gas detection method using the nitrogen dioxide gas detection element, and an optical nitrogen dioxide gas detection device including the nitrogen dioxide gas detection element. It relates to a device (sensor).
[0002]
[Prior art]
In recent years, exhaust gas from automobiles and nitric oxide gas contained in smoke from factories have become social problems as a cause of pollution. For this reason, in Japan, environmental standards are set for each harmful gas. The measurement methods specified in the environmental standards are all automatic measurement methods. The Atmosphere Monitoring Bureau constantly monitors nitrogen dioxide and the like in the environment using these methods. In addition to regular monitoring, air pollution surveys such as a survey of the distribution of harmful gas concentrations in the area, a preliminary survey and a follow-up survey when conducting a local environmental impact assessment are also conducted at any time. As a method of measuring harmful gases in such a case, since the automatic measurement method requires enormous cost and requires a power source and an installation place, a simple measurement method is usually used except for permanent measurement.
[0003]
In particular, nitrogen oxides are generated not only from stationary sources, but also in places where people live and in places very close to them, such as smoking, kitchens, exhaust heaters, and automobiles. Therefore, regarding nitrogen dioxide, it is considered necessary to monitor individual exposure and to grasp the actual status of pollution in living and working environments from the standpoint of impact on humans. Against such a background, a method that can easily and inexpensively detect the concentration of nitric oxide has been required.
[0004]
Conventionally, as a method for detecting the concentration of nitrogen oxide gas, a chemiluminescence method, a detection tube method, and the like are known. However, these methods use special devices and instruments, and cannot meet the demand for a simple and inexpensive method.
[0005]
As a simple measurement method using a passive sampler, a triethanolamine batch method is known. In this method, triethanolamine having high absorption efficiency of nitrogen dioxide soaked in a molecular sieve is exposed to a nitrogen dioxide atmosphere for a long time. At the time of analysis, the molecular sieve was washed with water to wash out the triethanolamine that had absorbed nitrogen dioxide, and a mixed solution of sulfinylamide and N- (1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride, which were coloring reagents, was added. Nitrogen is quantified. This method has a problem that a special reagent is required to cause a color development reaction after the gas is collected, and it is difficult to perform the measurement on the spot.
[0006]
Further, a simple electrochemical measurement method using phthalocyanine or the like is known. However, this method has a problem that the sensitivity is on the order of ppm, and the concentration of nitrogen dioxide in the environment cannot be accurately measured.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an inexpensive detection element, a gas detection method, and a detection device that can easily detect nitrogen dioxide gas.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The nitrogen dioxide gas detection element of the present invention is characterized in that a transparent porous glass or a porous polymer film is impregnated with bis (aminophenyl) oxadiazole or dimethylnaphthidine .
The nitrogen dioxide gas detection method of the present invention is a nitrogen dioxide gas detection method using the nitrogen dioxide gas detection element, wherein bis (aminophenyl) oxadiazole or dimethyl is formed by contact of the gas detection element with the nitrogen dioxide gas. The irreversible color change of naphthidine is measured to detect nitrogen dioxide gas.
[0009]
The nitrogen dioxide gas detection device of the present invention is a nitrogen dioxide gas detection device including a light emitting element, a light receiving element, and a gas detection element, wherein the gas detection element is a porous glass or a porous glass transparent to a detection wavelength. A molecular film in which bis (aminophenyl) oxadiazole or dimethylnaphthidine is impregnated, and wherein the gas detection element is provided on a path from a light emitting element to a light receiving element. is there.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
We have found that the diamine derivative selectively reacts with the nitrogen dioxide gas to form a colored product. The principle of the present invention is to detect nitrogen dioxide gas by measuring an irreversible color change of a diamine derivative caused by contact with the gas.
[0011]
The following are mentioned as a diamine derivative used in the present invention. For example, acriflavine hydrochloride, acriflavine neutral, 2-methyl-4,4 ′-{(4-imino-2,5-cyclohexadiene-1-ylidene) methylene} dianiline, benzoperpurine 4B, 1,1′- Dinaphthyl-2,2'-diamine, 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-oxadiazole, N, N'-bis (3-aminophenyl) -3,4,9, 10-perylenecarboxylic diimide, 4,4 '-{(methyl-1,3-phenylene) bis (azo)} bis (6-methyl-1,3-benzenediamine) dihalide chloride, 4,4'-} m-phenylenebis (azo) @bis (m-phenylenediamine) dihydrochloride, 6'-butoxy-2,6-diamino-3,3'-azodipyridine, Chicago ska Blue 6B, 6-chloro-3,5-diamino-2-pyrazinecarbonitride, 6-chloro-3,5-diamino-2-pyrazinecarboxamide, 4-chloro-2,6-diaminopyrimidine, 2-chloro -4,6-diamino-1,3,5-triazine, chrysidine, 3,3 ′-{4,4′-biphenylenebis (azo)} bis (4-amino-1-naphthalenesulfonic acid) disodium salt , Cresyl violet acetate, 4 ', 6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride hydrate, diaminoacridine hemisulfate, diaminoanthraquinone, 3,3'-diaminobenzidine, 3,3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride Dihydrate, 3,4-diaminobenzophenone, p-diaminoa Benzene, diaminobenzene acid, 4,4'-diaminobenzophenone, 5,6-diamino-2,4-dihydroxypyrimidine sulfate, 2,7-diaminofluorene, 3,4-diamino-5-hydroxypyrazole sulfate, 3 , 7-Diamino-2-methoxyfluorene, diaminonaphthalene, 9,10-diaminophenanthrene, 3,8-diamino-6-phenylphenanthridine, 2,4-diamino-6-phenyl-1,3,5-triazine , 3,3'-dimethylnaphthidine, dimidium bromide, direct red 75, direct yellow 62, Disperse blue 1, ethidium bromide, 6,6 '-{3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylylene) Bis (azo) @bis (4-amino-5-hydroxy-1,3-na Phthalenedisulfonic acid) tetrasodium salt, fat brown RR, 2,4,6-triamino-s-triazine, new fuchsin, parasaniline base, 3,7-diamino-5-phenylphenazinium chloride, 2,3 -Pyrazinedicarboxamide, 3,4-pyridinedicarboxamide, o-tolidine, 2,4,7-triamino-6-phenylpteridine, 3,5,7-triamino-s-triazolo [4,3-a] -S-triazine, dianisidine, 4,4'-diaminodiphenylamine and the like.
[0012]
Among these diamine derivatives, for example, a diamine derivative having an amino group at a symmetric position such as o-triazine, bis (aminophenyl) oxadiazole, or dimethylnaphthidine is preferable.
[0013]
Examples of the support used in the present invention include transparent materials such as glass, quartz, a polymer film, a porous glass, and a porous polymer film. Preferably, it is excellent. The shape of the support may be plate-like or fiber-like. It is necessary that the support has no absorption in the absorption region of the coloring substance formed by the reaction of the diamine derivative with nitrogen dioxide.
[0014]
The gas detection element of the present invention is obtained by supporting a diamine derivative on a support. In this case, only the diamine derivative may be supported on the support, or a mixture of the diamine derivative and another suitable material may be supported on the support.
[0015]
The following method is used for producing the gas detection element of the present invention. For example, a gas detection element can be manufactured by dissolving a diamine derivative or a mixture thereof in water or an organic solvent (alcohol, ketone, aromatic solvent, petroleum-based solvent, or the like) and attaching it to a support such as porous glass. . Alternatively, a gas detection element may be manufactured by impregnating a support with a solution of a diamine derivative or a mixture thereof, and then removing the solvent. Further, a gas detection element may be manufactured by attaching a solution of a diamine derivative or a mixture thereof to a support by a general method such as a spin coating method or a doctor blade method.
[0016]
The nitrogen dioxide gas detection device of the present invention has a configuration in which a gas detection element is provided on a path from a light emitting element to a light receiving element. As the light emitting element, a combination of various LEDs or a multi-color light source such as a mercury lamp and a filter can be used. Further, a semiconductor photodiode or the like can be used as the light receiving element. If these light emitting elements and light receiving elements are used, the size of the detection device can be reduced.
[0017]
By using the nitrogen dioxide gas detection device of the present invention, the concentration of nitrogen dioxide gas can be measured. In this case, a calibration curve is prepared by measuring the coloring density of the gas detection element in an atmosphere of a known nitrogen dioxide gas concentration in advance, and the calibration curve is compared with the actual measurement result to determine the nitrogen dioxide gas concentration. You can ask.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. It should be noted that the present invention is not limited to only these examples, and a wide variety of gas detection elements can be manufactured by changing the combination of materials and the support, and the like. Is shown.
[0019]
Example 1
FIG. 1 shows an example of an optical gas sensor using the nitrogen dioxide gas detection element of the present invention. This gas sensor detects a gas based on a change in the absorption wavelength of the transmitted light from the gas detection element. As shown in FIG. 1, a light-emitting element 1 in which a xenon lamp and a filter are combined, a
[0020]
Example 2
0.028 g of 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-oxadiazole was placed in an Erlenmeyer flask and dissolved in 10 ml of ethanol to prepare a solution of about 0.01 mol / L. A porous glass as a support was immersed in the solution to impregnate the solution. After impregnation for 24 hours, the porous glass was taken out into a Petri dish, air-dried for 24 hours to evaporate ethanol, and a gas detection element was obtained. The gas sensing element made of the dye-impregnated porous glass thus produced was colorless and transparent. FIG. 2 shows the absorption spectrum (initial).
[0021]
When this gas detection element was exposed to air having a NO 2 concentration of 10 ppm, it was colored lemon yellow. FIG. 2 shows the absorption spectrum (after NO 2 contact). This change was irreversible. Also, when the measurement was performed while changing the NO 2 concentration in the range of 100 ppb to 100 ppm, the same spectrum change as in FIG. 2 was observed, although the intensity was different.
[0022]
Next, using a high-pressure mercury lamp and a blue filter as the gas detecting element and the light emitting element, and a photodiode having a sensitivity of 400 to 500 nm as the light receiving element, an optical gas sensor of the type shown in FIG. 1 was produced. When an output change was measured by this optical gas sensor, an output different from that of the reference sample not exposed to NO 2 was obtained in an atmosphere having a NO 2 concentration of 100 ppb to 100 ppm.
[0023]
Example 3
0.024 g of o-tolidine was placed in an Erlenmeyer flask and dissolved in 10 ml of ethanol to prepare a solution of about 0.01 mol / L. A porous glass as a support was immersed in the solution to impregnate the solution. After impregnation for 24 hours, the porous glass was taken out, air-dried for 24 hours to evaporate ethanol, and a gas detection element was obtained. The gas sensing element made of the dye-impregnated porous glass thus produced was transparent in reddish purple. FIG. 3 shows the absorption spectrum (initial).
[0024]
When this gas detection element was exposed to air having a NO 2 concentration of 1 ppm, the gas detection element turned yellow-brown and transparent. FIG. 3 shows the absorption spectrum (after NO 2 contact). This change was irreversible. Also, when the measurement was performed while changing the NO 2 concentration in the range of 100 ppb to 100 ppm, the same spectrum change as in FIG. 3 was observed although the intensity was different.
[0025]
Next, using a high-pressure mercury lamp and a blue filter as the gas detecting element and the light emitting element, and a photodiode having a sensitivity of 400 to 500 nm as the light receiving element, an optical gas sensor of the type shown in FIG. 1 was produced. When an output change was measured by this optical gas sensor, an output different from that of the reference sample not exposed to NO 2 was obtained in an atmosphere having a NO 2 concentration of 100 ppb to 100 ppm.
[0026]
Example 4
0.034 g of 3,3′-dimethylnaphthidine was placed in an Erlenmeyer flask and dissolved in 10 ml of ethanol to prepare a solution of about 0.01 mol / L. A porous glass as a support was immersed in the solution to impregnate the solution. After impregnation for 24 hours, the porous glass was taken out, air-dried for 24 hours to evaporate ethanol, and a gas detection element was obtained. The gas sensing element made of the dye-impregnated porous glass thus produced was yellow and transparent. FIG. 4 shows the absorption spectrum (initial).
[0027]
When this gas detection element was exposed to air having a NO 2 concentration of 1 ppm, the color changed to pink transparent. FIG. 4 shows the absorption spectrum (after NO 2 contact). This change was irreversible. Also, when the measurement was performed while changing the NO 2 concentration in the range of 100 ppb to 100 ppm, the same spectrum change as in FIG. 3 was observed although the intensity was different.
[0028]
Next, using a high-pressure mercury lamp and a blue filter as the above-mentioned gas detection element and light emitting element, and a photodiode having a sensitivity of 400 to 600 nm as a light receiving element, an optical gas sensor of the type shown in FIG. 1 was produced. When an output change was measured by this optical gas sensor, an output different from that of the reference sample not exposed to NO 2 was obtained in an atmosphere having a NO 2 concentration of 100 ppb to 100 ppm.
[0029]
【The invention's effect】
As described in detail above, the gas detection element of the present invention can detect the approximate concentration of NO 2 gas only by exposing it to an atmosphere containing nitrogen dioxide gas and observing the coloring state thereof. Since there is no need to use an instrument, it is simple and inexpensive. Further, according to the present invention, a calibration curve is prepared by measuring the coloring concentration of the gas detection element in an atmosphere of a known nitrogen dioxide gas concentration in advance, and the calibration curve is compared with an actual measurement result. The nitrogen dioxide gas concentration can be easily measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a nitrogen dioxide gas detection device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing absorption spectra before and after exposure to nitrogen dioxide when 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-oxadiazole is used as a diamine derivative.
FIG. 3 shows absorption spectra before and after exposure to nitrogen dioxide when o-tolidine is used as a diamine derivative.
FIG. 4 is a diagram showing absorption spectra before and after exposure to nitrogen dioxide when 3,3′-dimethylnaphthidine is used as a diamine derivative.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
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