Определение карбонильных соединений химическими газовыми сенсорами

• Автор: Звягин, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Карбонильные соединения и их применение

1.2. Кетоновые тела в метаболизме человека и животных

1.3. Определение альдегидов и кетонов в воздухе полупроводниковыми сенсорами

1.4. Определение карбонильных соединений в воздухе с помощью кварцевых пьезосенсоров

1.5. Использование оптических, электрохимических и других

видов сенсоров для определения в воздухе альдегидов и кетонов

1.6. Получение высокодисперсных полупроводниковых металлоксидных материалов

2.МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Полупроводниковые сенсоры

2.1.1. Создание полупроводниковых сенсоров
2.1.2. Стационарные температурные режимы
2.1.3. Нестационарные температурные режимы
2.2. Пьезорезонансные сенсоры
2.3. Термокаталитические сенсоры
2.4. Создание газовых смесей
2.5. Правильность и воспроизводимость измерений
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ
СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОРВЫХ СЕНСОРОВ
3.1. Характеристики высокодисперсного диоксида олова
3.2. Свойства полупроводниковых сенсоров в стационарных температурных режимах
3.2.1. Определение альдегидов и кетонов сенсором
на основе чистого диоксида олова
3.2.2. Определение альдегидов и кетонов сенсором на основе Бп с добавкой палладия и платины
3.2.3. Определение альдегидов и кетонов сенсором на основе диоксида олова с добавкой золота
3.2.4. Определение альдегидов и кетонов сенсором на основе диоксида олова с добавлением лантана
3.2.5. Определение альдегидов и кетонов сенсором на основе диоксида олова с добавлением сурьмы
3.3. Определение карбонильных соединений полупроводниковыми сенсорами в нестационарном температурном режиме
3.4. Метрологические характеристики полупроводниковых сенсоров в стационарных и в нестационарных режимах при определении карбонильных соединений
3.5. Применение единичного полупроводникового сенсора в нестационарном режиме работы для селективного определения ацетона
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПЬЕЗОКВАРЦЕВЫМИ И ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИМИ СЕНСОРАМИ
4.1. Кварцевые пьезорезонаторы
4.1.1. Кварцевый пьезосенсор на основе поливинилпирролидона
4.1.2. Кварцевый пьезосенсор с покрытием на основе поливинилкапролактама
4.1.3. Кварцевый пьезосенсор с покрытием на основе высокомолекулярного материала МФ4СК
4.1.4. Кварцевый пьезосенсор с покрытием на основе природного соединения свекловичного пектина
4.2.Термокаталитические сенсоры
4.2.1. Газочувствительные свойства термокаталитической смеси Се2г
4.2.2. Газочувствительные свойства каталитической
смеси СеТх с добавкой оксида лантана
и платины
4.2.3. Газочувствительные свойства каталитической
смеси ЬаБгЫГО
4.3. Метрологические характеристики пьезокварцевых и термокаталитических сенсоров при определении карбонильных соединений в воздухе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Например, дециловый, ундециловый, ундециленовый и лауриновый альдегиды имеют цветочные запахи, терпеноид феландраль С9НСНО запах эвкалипта, а бензальдегид запах горького миндаля. Химия карбонильных соединений очень разнообразна. Нуклеофильная атака по атому углерода карбонильной группы может приводить как к многочисленным реакциям присоединения например, к образованию полуацеталей, так и к реакциям замещения например, к образованию оксимов и гидразонов 1. СН кислотами. Реакции присоединения могут также протекать при воздействии злектрофильных реагентов на карбонильный кислород. Кроме того, альдегиды обладают высокой восстановительной активностью. Следует отметить, что многие карбонильные соединения весьма токсичны. Например, формальдегид вызывает упадок сил, головную боль, депрессию, затрудненное дыхание. Среднесуточная предельно допустимая концентрация формальдегида в воздухе составляет всего 0. Ацетон обладает возбуждающим и наркотическим действием, поражает центральную нервную систему, способен накапливаться в организме. Ацетальдегид раздражает кожу и дыхательные пути. Использование карбонильных соединений сопряжено с опасностью воспламенения их паров. Например, воздушные смеси, содержащие от 2,5 до ,8 ацетона, взрывоопасны. Подобные смеси образуются довольно легко вследствие способности ацетона к быстрому испарению. Применение формальдегида также связано с повышенной пожаро и взрывоопасностью нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения составляют 7 и 2. Таким образом, возникает необходимость качественного и количественного определения формальдегида, паров ацетона, ацетальдегида и других карбонильных соединений в воздухе промышленных предприятий, химических складов и больниц. Для анализа альдегидов и кетонов, как правило, применяют колориметрические методы, основанные на образовании окрашенных производных в реакциях с фуксинбисульфитный реактивом Шиффа 3, с 1,8диоксинафталин3,6дисульфокислотой, с хромотроповой кислотой в присутствии серной кислоты реактив Эгрива 4, с динитробензолом и нитропруссидом натрия реактив Легаля 5, с салициловым альдегидом реактив Лейса 6. Однако все эти методы, разработанные для определения карбонильных соединений в растворе, и крайне неудобны для анализа веществ, находящихся в газовой фазе. Кетоновыми телами в физиологии и в медицине называют ацетон, ацетоуксусную и ргидроксимасляную кислоту. Образование этих веществ, то есть кетогенез, является важным физиологическим процессом, являющимся частью энергетического обмена 7. Накопление энергетических резервов организма связано не только с синтезом АТФ и с накоплением гликогена, но также и с образованием жиров. Гидролиз жиров приводит к образованию высших кислот, которые в организме превращаются в ргидроксимасляную кислоту. В свою очередь, она легко окисляется до ацетоуксусной кислоты, продуктом декарбоксилирования которой является ацетон. Липолиз проходит при участии кофермента А КоА, концентрация которого в значительной степени определяет интенсивность кетогенеза. Причинами изменения концентрации КоА и увеличения скорости кетогенеза могут быть различные факторы длительное голодание, неправильное питание комиссия ЕС разработала специальные виды евродиет, снижающие вероятность кетоза, нервное перенапряжение кетокислоты хорошо усваиваются тканями головного мозга, алкогольная интоксикация образуются ацетальдегид и уксусная кислота. В этом случае наблюдается кетоз, то есть чрезмерное увеличение концентрации кетоновых тел. Однако самой распространенной причиной кетоза является декомпенсация сахарного диабета 1 типа. Кетоз может значительно ухудшить состояние больного, особенно в случае поступления в кровь значительного количества ацетоуксусной кислоты и ргидроксимасляной кислоты, что вызывает снижение крови ниже значения 7, кетоацидоз и нередко приводит к летальному исходу. Таким образом, больные сахарным диабетом нередко вынуждены контролировать не только концентрацию глюкозы в крови, но также концентрацию кетоновых тел . Для этого обычно используют бумажные полоски, меняющие окраску при взаимодействии с уриной больного.