RU2321846C1 - Method for determining micro-concentrations of ethyl spirits in steam-gas mixtures - Google Patents
Method for determining micro-concentrations of ethyl spirits in steam-gas mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321846C1 RU2321846C1 RU2007104262/04A RU2007104262A RU2321846C1 RU 2321846 C1 RU2321846 C1 RU 2321846C1 RU 2007104262/04 A RU2007104262/04 A RU 2007104262/04A RU 2007104262 A RU2007104262 A RU 2007104262A RU 2321846 C1 RU2321846 C1 RU 2321846C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- films
- ethyl
- spirits
- steam
- quartz resonators
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения микроконцентраций этилового спирта в парогазовых смесях с применением статического "электронного носа" (массив масс-чувствительных пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками).The invention relates to analytical chemistry and can be used to determine the micro-concentrations of ethyl alcohol in gas-vapor mixtures using a static "electronic nose" (an array of mass-sensitive piezoelectric quartz resonators with films).
Технической задачей изобретения является разработка способа определения микроконцентраций этилового спирта в парогазовых смесях с применением массива масс-чувствительных пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками и специального алгоритма обработки данных, обеспечивающего быстродействие, правильность, точность, селективность и простоту определения.An object of the invention is to develop a method for determining the microconcentrations of ethyl alcohol in gas-vapor mixtures using an array of mass-sensitive piezoelectric quartz resonators with films and a special data processing algorithm that provides speed, accuracy, accuracy, selectivity and ease of determination.
Техническая задача достигается тем, что способ определения микроконцентраций этилового спирта в парогазовых смесях заключается в отборе 3-5 см3 анализируемой парогазовой смеси, введении пробы в закрытую ячейку детектирования, на крышке которой закреплены 3 пьезоэлектрических кварцевых резонатора с базовой частотой 40 МГц, на электроды каждого из которых с двух сторон нанесены растворы соответственно полиэтиленгликоль себацината, полиэтиленгликоль сукцината и Тритона Х-100The technical problem is achieved in that the method for determining the micro-concentrations of ethyl alcohol in gas-vapor mixtures consists in sampling 3-5 cm 3 of the analyzed gas-vapor mixture, introducing the sample into a closed detection cell, on the lid of which 3 piezoelectric quartz resonators with a base frequency of 40 MHz are fixed, to the electrodes of each of which solutions of polyethylene glycol of sebacinate, polyethylene glycol of succinate and Triton X-100, respectively, are applied on both sides
(полиоксиэтилен монооктилфениловый эфир) так, что после удаления свободных растворителей масса пленок составляет 7-10 мкг; отклики пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками одновременно фиксируются в течение 1-2 мин и формируются в кинетический "визуальный отпечаток", по площади которого с применением градуировочного графика находят концентрацию этилового спирта.(polyoxyethylene monooctylphenyl ether) so that after removal of free solvents the mass of the films is 7-10 μg; The responses of piezoelectric quartz resonators with films are simultaneously recorded for 1-2 minutes and are formed into a kinetic “visual imprint”, the area of which using the calibration curve determines the concentration of ethyl alcohol.
Технический результат заключается в разработке способа быстрого определения микроконцентраций этилового спирта в парогазовых смесях с применением статического "электронного носа" (закрытая ячейка детектирования, на крышке которой закреплены пьезоэлектрические кварцевые резонаторы с пленками), позволяющего за счет применения трех различных пленок высокоселективно обнаружить присутствие паров этилового спирта и определить его концентрацию в парогазовых смесях; снизить экономические затраты за счет многократного применения пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками; повысить мобильность детектирующего устройства и проводить измерения в режиме реального времени "in situ" без длительного пробоотбора и применения специальных отборников проб.The technical result consists in the development of a method for the rapid determination of micro-concentrations of ethyl alcohol in gas-vapor mixtures using a static "electronic nose" (a closed detection cell, on the lid of which piezoelectric quartz resonators with films are fixed), which allows the use of three different films to selectively detect the presence of ethyl alcohol vapors and determine its concentration in gas-vapor mixtures; reduce economic costs due to the repeated use of piezoelectric quartz resonators with films; to increase the mobility of the detecting device and to carry out measurements in real time in situ without prolonged sampling and the use of special samplers.
Фиг.1 - "Визуальные отпечатки" равновесных газовых фаз стандартных растворов:Figure 1 - "Visual prints" of the equilibrium gas phases of standard solutions:
стандарт 1 - дистиллированная вода;standard 1 - distilled water;
стандарт 2 - раствор этилового спирта в воде с концентрацией в равновесной газовой фазе 0,002 мг/м3 (выбрано для примера).standard 2 - a solution of ethyl alcohol in water with a concentration in the equilibrium gas phase of 0.002 mg / m 3 (selected as an example).
Фиг.2 - градуировочный график в координатах S=f(сэт.сп., мг/м3).Figure 2 is a calibration graph in the coordinates S = f (with et.s. , mg / m 3 ).
Фиг.3 - "Визуальный отпечаток" анализируемой пробы парогазовой смеси, содержащей неизвестную концентрацию этилового спирта.Figure 3 - "Visual imprint" of the analyzed samples of the vapor-gas mixture containing an unknown concentration of ethyl alcohol.
Способ определения микроконцентраций этилового спирта в парогазовых смесях реализуется следующим образом. На крышке статического "электронного носа" укрепляют 3 масс-чувствительных пьезоэлектрических кварцевых резонатора с базовой частотой колебания 40 МГц, на электроды каждого из которых с двух сторон равномерно нанесены микрошприцем определенные объемы растворов соответственно полиэтиленгликоль себацината, полиэтиленгликоль сукцината и Тритона Х-100 с последующим статическим испарением свободных растворителей в сушильном шкафу. После удаления растворителей масса пленки составляет 7-10 мкг.The method for determining the microconcentrations of ethyl alcohol in gas-vapor mixtures is implemented as follows. Three mass-sensitive piezoelectric quartz resonators with a base oscillation frequency of 40 MHz are fixed on the cover of a static "electronic nose", on each of which electrodes, on each side of the electrodes, certain volumes of solutions, respectively, of polyethylene glycol sebacinate, polyethylene glycol succinate and Triton X-100 followed by static by evaporation of free solvents in an oven. After removal of solvents, the film mass is 7-10 μg.
Три масс-чувствительных пьезоэлектрических кварцевых резонатора с пленками - минимальное число измерительных элементов в матрице для осуществления способа и получения достоверных результатов.Three mass-sensitive piezoelectric quartz resonators with films - the minimum number of measuring elements in the matrix to implement the method and obtain reliable results.
Построение градуировочного графика. Готовят серию стандартных водных растворов этилового спирта с концентрацией паров в равновесной газовой фазе 0-0,01 мг/м3. Отбирают 3 см3 водно-спиртовой смеси и помещают в бюкс объемом 10 см3.Construction of a calibration graph. A series of standard aqueous solutions of ethyl alcohol is prepared with a vapor concentration in the equilibrium gas phase of 0-0.01 mg / m 3 . Select 3 cm 3 water-alcohol mixture and place in a bottle with a volume of 10 cm 3 .
После насыщения газовой фазы парами этилового спирта через полиуретановую мембрану отбирают шприцем 3-5 см3 равновесной газовой фазы. Пробу быстро инжектируют в ячейку детектирования. Одновременно фиксируют частоту колебания трех пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками в течение 1-2 мин и по этому сигналу строят лепестковую диаграмму - кинетический "визуальный отпечаток" равновесной газовой фазы водных растворов этилового спирта (фиг.1). Рассчитывают площадь "визуального отпечатка" и строят градуировочный график в координатах S=f(сэт.сп., мг/м3) (фиг.2).After saturation of the gas phase with ethyl alcohol vapor through a polyurethane membrane, 3-5 cm 3 of the equilibrium gas phase is taken with a syringe. The sample is quickly injected into the detection cell. At the same time, the oscillation frequency of three piezoelectric quartz resonators with films is recorded for 1-2 minutes and a petal diagram is constructed from this signal — a kinetic “visual imprint” of the equilibrium gas phase of aqueous solutions of ethyl alcohol (Fig. 1). Calculate the area of the "visual imprint" and build a calibration graph in coordinates S = f (with et.sp. , mg / m 3 ) ( figure 2).
В идентичных условиях анализируют пробы парогазовых смесей с неизвестной концентрацией этилового спирта, строят "визуальные отпечатки" сигналов пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками (фиг.3). Рассчитывают площадь "визуального отпечатка" (S, отн.ед.2) и по градуировочному графику (фиг.2) находят концентрацию этилового спирта (сэт.сп., мг/м3).Under identical conditions, samples of steam-gas mixtures with an unknown concentration of ethyl alcohol are analyzed, "visual imprints" of the signals of piezoelectric quartz resonators with films are constructed (Fig. 3). The area of the “visual imprint” (S, rel. Unit 2 ) is calculated and the concentration of ethyl alcohol (with eth.sp. , mg / m 3 ) is found from the calibration graph (FIG. 2).
Регенерацию закрытой ячейки детектирования и пленок производят осушенным лабораторным воздухом, подающимся в ячейку детектирования с помощью компрессора в течение 10 с. В качестве осушителя применяется силикогель.The regeneration of the closed detection cell and films is carried out with dried laboratory air supplied to the detection cell with a compressor for 10 s. Silica gel is used as a desiccant.
Способ поясняется следующим примером.The method is illustrated by the following example.
Пример. Продемонстрируем способ на примере анализа парогазовой смеси, содержащей неизвестную концентрацию этилового спирта (отработанный воздух дрожжерастильного аппарата).Example. Let us demonstrate the method by the example of the analysis of a gas-vapor mixture containing an unknown concentration of ethyl alcohol (exhaust air from a yeast-growing apparatus).
Электроды 3-х пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками с собственной частотой колебания 40±5 МГц модифицировали с двух сторон равномерным нанесением микрошприцем ацетоновых растворов соответственно полиэтиленгликоль себацината, полиэтиленгликоль сукцината и Тритона Х-100 так, что после статического испарения свободных растворителей в сушильном шкафу в течение 20 мин при температуре не более 40°С масса пленки составила 7-10 мкг.The electrodes of 3 piezoelectric quartz resonators with films with an eigenfrequency of 40 ± 5 MHz were modified on both sides by uniformly applying acetone solutions with a microsyringe, respectively, polyethylene glycol sebacinate, polyethylene glycol succinate and Triton X-100 so that after static evaporation of free solvents in an oven for 20 min at a temperature of not more than 40 ° C, the film mass was 7-10 μg.
Пробоподготовка анализируемых образцов заключалась в следующем. Готовили серию стандартных водных растворов этилового спирта с концентрацией паров в равновесной газовой фазе 0-0,01 мг/м3. Отбирали 3 см3 водно-спиртовой смеси и помещали в бюкс объемом 10 см. После насыщения газовой фазы парами этилового спирта в течение 10-15 мин через полиуретановую мембрану отбирали шприцем 3-5 см3 равновесной газовой фазы.Sample preparation of the analyzed samples was as follows. A series of standard aqueous solutions of ethyl alcohol was prepared with a vapor concentration in the equilibrium gas phase of 0-0.01 mg / m 3 . 3 cm 3 of a water-alcohol mixture was taken and placed in a 10 cm volume bottle. After saturation of the gas phase with ethyl alcohol vapors for 10-15 minutes, 3-5 cm 3 of the equilibrium gas phase was taken through a polyurethane membrane using a syringe.
Пробу инжектировали в ячейку детектирования. Одновременно фиксировали частоту колебаний всех пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками в течение 1-2 мин, суммарный сигнал которых формировали в виде кинетических "визуальных отпечатков" равновесной газовой фазы водных растворов этилового спирта. Рассчитывали площадь "визуального отпечатка" и строили градуировочный график в координатах S=f(cэт.сп., мг/м3).A sample was injected into the detection cell. At the same time, the vibration frequency of all piezoelectric quartz resonators with films was recorded for 1-2 minutes, the total signal of which was formed in the form of kinetic "visual imprints" of the equilibrium gas phase of aqueous solutions of ethyl alcohol. The area of the “visual imprint” was calculated and a calibration graph was constructed in the coordinates S = f (c et.sp. , mg / m 3 ).
В идентичных условиях анализировали пробу парогазовой смеси с неизвестной концентрацией этилового спирта (сэт.сп.., мг/м3), строили "визуальный отпечаток" сигналов пьезоэлектрических кварцевых резонаторов с пленками (фиг.3). Рассчитывали площадь (S, отн.ед.2) и по градуировочному графику (фиг.2) находили концентрацию этилового спирта (Сэт.сп.., мг/м3).Under identical conditions, a sample of a gas-vapor mixture with an unknown concentration of ethyl alcohol was analyzed (with et.sp. , mg / m 3 ), a “visual imprint” of the signals of piezoelectric quartz resonators with films was constructed (Fig. 3). The area (S, rel. Unit 2 ) was calculated and the concentration of ethyl alcohol (C et.s. , mg / m 3 ) was found according to the calibration schedule (Fig. 2 ).
Концентрация этилового спирта в анализируемой пробе составила 0,0053 мг/м3.The concentration of ethyl alcohol in the analyzed sample was 0.0053 mg / m 3 .
Для регенерации закрытой ячейки детектирования и пленок сорбентов систему продували осушенным лабораторным воздухом в течение 10 с. В качестве осушителя применяли силикогель.To regenerate a closed detection cell and sorbent films, the system was purged with dried laboratory air for 10 s. Silica gel was used as a desiccant.
Продолжительность анализа с учетом пробоподготовки составляет 10-15 мин, время измерения - 2 мин, число измерений без обновления массива сенсоров - 100. Повторное нанесение пленок на электроды пьезоэлектрических кварцевых резонаторов - не более 45 мин.The duration of the analysis, taking into account sample preparation, is 10-15 minutes, the measurement time is 2 minutes, the number of measurements without updating the sensor array is 100. Repeated film deposition on the electrodes of piezoelectric quartz resonators is not more than 45 minutes.
Способ осуществим. Возможно определение микроконцентраций этилового спирта в парогазовой смеси.The method is feasible. It is possible to determine the microconcentrations of ethyl alcohol in a gas-vapor mixture.
Изменение массы пленок на электродах пьезоэлектрических кварцевых резонаторов, природы нанесенных на электроды растворов сорбентов, алгоритмов обработки аналитической информации, уменьшение числа сенсоров приводит к увеличению ошибки анализа, малому различию "визуальных отпечатков" стандартов и анализируемых образцов, ухудшает метрологические характеристики способа. Увеличение числа измерительных элементов в матрице больше трех приводит к перенасыщению информацией "визуального отпечатка" и снижению правильности определения.A change in the mass of films on the electrodes of piezoelectric quartz resonators, the nature of the adsorbent solutions deposited on the electrodes, algorithms for processing analytical information, a decrease in the number of sensors leads to an increase in the analysis error, a small difference in the “visual prints” of the standards and the analyzed samples, worsens the metrological characteristics of the method. An increase in the number of measuring elements in the matrix of more than three leads to a glut of information on the “visual imprint” and a decrease in the accuracy of the determination.
Как следует из примера, фиг.1, 2 и 3, предлагаемый способ позволяет: быстро определять микроконцентрации этилового спирта в парогазовой смеси; обеспечить высокую чувствительность определения, повысить экономичность и мобильность анализа, а также снизить временные затраты на пробоотбор и пробоподготоовку.As follows from the example, figure 1, 2 and 3, the proposed method allows you to: quickly determine the micro-concentration of ethyl alcohol in a gas-vapor mixture; ensure high sensitivity of determination, increase the efficiency and mobility of the analysis, as well as reduce the time spent on sampling and sample preparation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007104262/04A RU2321846C1 (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Method for determining micro-concentrations of ethyl spirits in steam-gas mixtures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007104262/04A RU2321846C1 (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Method for determining micro-concentrations of ethyl spirits in steam-gas mixtures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2321846C1 true RU2321846C1 (en) | 2008-04-10 |
Family
ID=39366827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007104262/04A RU2321846C1 (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Method for determining micro-concentrations of ethyl spirits in steam-gas mixtures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2321846C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586446C1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Method of analysing composition of gas medium |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1658089A1 (en) * | 1989-03-20 | 1991-06-23 | Украинский заочный политехнический институт им.И.З.Соколова | Method of quantitative determination of ethanol in air |
| SU1666956A1 (en) * | 1989-01-29 | 1991-07-30 | Институт Биологии Якутского Филиала Со Ан Ссср | Method for determination of ethanol concentration in biological material and in expired air |
| RU2032173C1 (en) * | 1992-03-17 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии | Device for pneumatic metering of samples for vapor-phase gas-chromatographic analysis |
| SU1508751A1 (en) * | 1987-07-24 | 1995-12-20 | Ереванский государственный университет | Material of sensitive element of ceramic-based gas transmitter |
| GB2290871A (en) * | 1994-06-18 | 1996-01-10 | Robert Gittins | An instrument for measuring ethyl alcohol vapour in breath |
| JP2003279517A (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Osaka Gas Co Ltd | Gas detection device and gas detection method |
-
2007
- 2007-02-06 RU RU2007104262/04A patent/RU2321846C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1508751A1 (en) * | 1987-07-24 | 1995-12-20 | Ереванский государственный университет | Material of sensitive element of ceramic-based gas transmitter |
| SU1666956A1 (en) * | 1989-01-29 | 1991-07-30 | Институт Биологии Якутского Филиала Со Ан Ссср | Method for determination of ethanol concentration in biological material and in expired air |
| SU1658089A1 (en) * | 1989-03-20 | 1991-06-23 | Украинский заочный политехнический институт им.И.З.Соколова | Method of quantitative determination of ethanol in air |
| RU2032173C1 (en) * | 1992-03-17 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии | Device for pneumatic metering of samples for vapor-phase gas-chromatographic analysis |
| GB2290871A (en) * | 1994-06-18 | 1996-01-10 | Robert Gittins | An instrument for measuring ethyl alcohol vapour in breath |
| JP2003279517A (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Osaka Gas Co Ltd | Gas detection device and gas detection method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586446C1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Method of analysing composition of gas medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2212657C1 (en) | Matrix piezosorption detection cell | |
| RU2321846C1 (en) | Method for determining micro-concentrations of ethyl spirits in steam-gas mixtures | |
| RU2456590C1 (en) | Method for test-identification of multi-component gaseous mixtures of benzene, toluene, phenol, formaldehyde, acetone and ammonia | |
| CN101713763A (en) | Method for determining benzene series substances in atmosphere | |
| RU2205391C1 (en) | Procedure detecting phenol and formaldehyde in air of working zone | |
| EP2673617B1 (en) | Method and apparatus for detecting and identifying an analyte present in a gaseous medium | |
| RU2555775C1 (en) | Method for rapid evaluation of safety of articles made of phenol-formaldehyde plastic | |
| RU2302627C1 (en) | Gas analyzer with an open inlet on the basis of piezosensors | |
| RU2543687C1 (en) | Method of assessing quality of nitrogen-containing mineral fertilisers with application of biosensors | |
| Schäfer et al. | Ionic liquids as selective depositions on quartz crystal microbalances for artificial olfactory systems—a feasibility study | |
| RU2592209C2 (en) | Rapid method for detection of acetone and phenol | |
| RU2267775C2 (en) | Gas analyzer based on piezoelectric sensitive elements | |
| RU2441233C1 (en) | Method for separatory determination of amines of different structure in gas-air mixtures | |
| JP3378481B2 (en) | Method for quantifying substance concentration, substance concentration detection device and recording medium | |
| RU2319958C1 (en) | Method of determining microconcentrations of ammonia vapors in air | |
| RU2363943C1 (en) | Method of determining trace concentrations of ammonia | |
| RU2341793C1 (en) | Method of measuring humidity of stock cubes, dry bouillons and soup bases | |
| RU2331069C1 (en) | Method of quantitative evaluation of meat and meat products odour | |
| RU2396555C1 (en) | Method of detecting methyl acetate vapour in presence of benzyl acetate in workplace air | |
| RU2296323C1 (en) | Test method for determining degree of oxidative rancidification of animal fat | |
| RU2204126C1 (en) | Method of separate determination of acetone and ethyl acetate in air | |
| RU2390765C1 (en) | Method of detecting benzene | |
| RU2377551C2 (en) | Method of selective air analysis for acetone | |
| RU2240554C1 (en) | Method of determining nonane in air | |
| US20250297928A1 (en) | Device for Measuring Multi-Gas Adsorption In Materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090207 |