Определение углеводородов в воздухе с применением модифицированных пьезосенсоров

• Автор: Калач, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Применение газовых химических сенсоров в анализе

1.2. Пьезосенсоры в анализе газовых сред Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Объекты исследования

2.2. Обоснование выбора сорбентов

2.3. Подготовка пьезосенсора к работе

2.3.1. Модификация поверхности электродов сенсора

2.3.2. Регенерация пленки сорбента

2.4. Сорбция - десорбция нитроалканов

2.5. Обработка результатов анализа
2.6. Обработка сигналов системы сенсоров
2.6.1. Хемометрический анализ данных
2.6.2. Математические методы обработки данных мульти-сенсорного анализа. Методы распознавания образов в количественном анализе
2.6.3. Обработка результатов искусственными нейронными сетями
Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОРБЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ПЬЕЗОСЕНСОРАХ
3.1. Выбор условий функционирования пьезосенсоров для оценки загрязнений окружающей среды: критерии выбора сенсоров
3.2. Влияние собственных характеристик резонатора на аналитический сигнал пьезосенсора
3.2.1. Влияние природы электрода на отклик пьезосенсора
3.2.2. Температурный коэффициент пьезосенсора
3.2.3. Зависимость отклика пьезосенсора от собственной частоты колебаний
3.2.4. Оценка износостойкости пленок модификаторов (дрейф нулевого сигнала пьезосенсора)
3.3. Оптимизация массы модификатора электродов пьезосенсора

3.4. Расчет коэффициентов распределения углеводородов между газовой и конденсированной (пленка модификатора) фазами
3.5. Кинетика сорбции—десорбции углеводородов
3.6. Расчет термодинамических параметров сорбции ^ углеводородов
3.7. Построение «визуальных отпечатков» углеводородов
3.8. Мультисенсорные системы. Применение методологии искусственных нейронных сетей для обработки сигналов сенсоров
3.9. Идентификация алканов С6 - Сю в газовой смеси с применением метода главного компонента и кластерного анализа
Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ МАКРОЦИКЛОВ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПЬЕЗОСЕНСОРОВ
4.1. Селективное определение нитроалканов С1-С3 пьезосенсором, модифицированным амфифильным р-циклодекстрином
'* 4.2. Определение нитроалканов С1 - С3 пьезосенсором,
модифицированным краун — эфирами
4.3. Пьезосенсоры, модифицированные трет. бутилкаликс-[4]-резорцинсареном
Глава 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ В ВОЗДУХЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПЬЕЗОСЕНСОРОВ
5.1. Оценка селективности сорбентов
5.2. Влияние неорганических и органических примесей # на определение углеводородов
5.3. Способы определения нитроалканов С1 - С
5.3.1 .Определение нитрометана
5.3.2.0пределение нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов
5.3.3.Определение нитроэтана
5.4. Способы определения нитроаренов
5.4.1. Определение нитробензола
5.4.2. Определение о- и .и-нитротолуолов
5.5. Определение гексана
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ

97 104

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Разработка новых способов суммарного и селективного определения промышленных токсикантов, в частности, алканов (гексан, гептан, октан, нонан, декан, додекан), нитроалканов (нитрометан, нитроэтан, 1-и 2- нитропропаны), нитроаренов (нитробензол, о- и м- нитротолуолы) является актуальной аналитической задачей. Негативное воздействие этих токсикантов на организм человека и экологическое равновесие обусловливает актуальность разработки способов их определения на уровне микроконцентраций в воздухе рабочей зоны, населенных мест, в аэропортах, на автострадах. При этом необходимы методы, позволяющие проводить непрерывный мониторинг атмосферы. Решение задачи возможно созданием и применением сенсорных устройств, характеризующихся низкими пределами обнаружения, селективностью, компактностью, надежностью и простотой эксплуатации.
В газовом анализе в настоящее время широко применяются пьезосенсоры. Оценить вклад в аналитический сигнал методом пьезокварцевого микровзвешивания отдельного изомера или гомолога на уровне предельно допустимых и более низких концентраций возможно с применением современных методов математической обработки сигналов, например, метода искусственных нейронных сетей.
ра через систему пропускали чистый газ-носитель (без сорбата) до первоначальной частоты колебаний пьезосенсора. Затем частотомером измеряли аналитический сигнал.

Рис. 2.5. Схема лабораторной установки для экспериментирования в динамических условиях:
1 - диафрагменный насос; 2 - кран-регулятор скорости газового потока; 3 - ротаметр; 4 - трехходовой кран; 5 - узел ввода пробы; 6 - шприц с пробой; 7 - соединительный элемент; 8 - тройник с двусторонним вводом потока газа в ячейку детектирования; 9 - ячейка детектирования с пьезосенсором; 10 - высокочастотный автогенератор; 11 - частотомер; 12 — персональный компьютер.
Для очистки газа-носителя от органических и неорганических примесей применяли силикагель 8Ю2- пНгО - активный сорбент-осушитель,