申請(qǐng)日2016.06.12

　　公開(kāi)(公告)日2016.08.17

　　IPC分類號(hào)G01N29/02

　　摘要

　　本申請(qǐng)涉及一種基于氣體檢測(cè)功能的污水過(guò)濾處理裝置，包括污水過(guò)濾處理裝置本體和安裝于該污水過(guò)濾處理裝置內(nèi)部的監(jiān)控CO2、NO2氣體濃度的SAW傳感器，所述SAW傳感器基于SAW器件，擁有五通道結(jié)構(gòu)，其中通道三作為參考通道，通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一，進(jìn)行CO2氣體的探測(cè)，通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二，進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);對(duì)每種氣體均采用雙通道同時(shí)探測(cè)，大大增加了對(duì)氣體探測(cè)的穩(wěn)定性，保證了傳感器讀取數(shù)據(jù)的可信度，并且重復(fù)性良好，高溫下測(cè)試穩(wěn)定性佳，使得本發(fā)明的污水過(guò)濾處理裝置能夠高靈敏、高可靠的檢測(cè)工作過(guò)程中CO2、NO2氣體。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種基于氣體檢測(cè)功能的污水過(guò)濾處理裝置，包括污水過(guò)濾處理裝置本體和安裝于該污水過(guò)濾處理裝置內(nèi)部的監(jiān)控CO2、NO2氣體濃度的SAW傳感器，所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu)，其中通道三作為參考通道，通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一，進(jìn)行CO2氣體的探測(cè)，通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二，進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層，所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜，所述Ni膜厚度為110nm。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體檢測(cè)功能的污水過(guò)濾處理裝置，其特征在于：所述污水過(guò)濾處理裝置中SAW傳感器的制備方法包括以下步驟：

　　步驟一，清洗SAW器件：將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中，分別超聲處理20min，去除SAW器件表面污染物，然后將器件放入烘箱中烘干，并測(cè)試其振蕩頻率;

　　步驟二，加固SAW器件：在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層，所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2：3：5：1的比例配制而成;

　　步驟三，制備敏感薄膜材料：

　　(a)制備敏感薄膜材料一：取85mg的購(gòu)買的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中，加入20ml的超純水，攪拌均勻，然后加入30mg的聚噻吩，攪拌均勻，隨后再加入購(gòu)買的27g Ni納米粉末，將燒杯放入超聲振蕩器中，水浴加熱70℃情況下，超聲振蕩4h，得到分散均勻的敏感薄膜材料一;

　　(b)制備敏感薄膜材料二：取14mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中，然后取10mg多壁碳納米管加入溶液中，攪拌均勻后，加入9g鈦酸鋇納米粉末，超聲處理1h，即得分散均勻的敏感薄膜材料二;

　　(c)制備敏感薄膜材料三：將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl2和Ru(dpp)3Cl2按1：2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中，在密封遮光條件下，低溫?cái)嚢?h，即得到敏感薄膜材料三;

　　步驟四，制備SAW傳感器：

　　(a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后，利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜，然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域，以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;

　　(b)將SAW器件放入真空干燥箱中95℃下干燥20h;

　　(c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次，使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;

　　(d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線處理，其中，蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔，構(gòu)成SAW傳感器。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種基于氣體檢測(cè)功能的污水過(guò)濾處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本申請(qǐng)涉及污水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于氣體檢測(cè)功能的污水過(guò)濾處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，近來(lái)被污染的水體越來(lái)越多，并且日益威脅到人們正常的生產(chǎn)生活。污水處理設(shè)備能夠有效地處理生活污水、工業(yè)廢水等，避免污水及污染物直接流入水域。

　　污水處理過(guò)程中，由于污水中經(jīng)常包含有有機(jī)物、微生物等污染物，對(duì)其處理過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生大量CO2、NO2等氣體，嚴(yán)重者會(huì)影響到設(shè)備的正常工作，更甚者，會(huì)影響到操作人員的人身安全。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于氣體檢測(cè)功能的污水過(guò)濾處理裝置，包括污水過(guò)濾處理裝置本體和安裝于該污水過(guò)濾處理裝置內(nèi)部的監(jiān)控CO2、NO2氣體濃度的SAW傳感器，所述SAW傳感器擁有五通道結(jié)構(gòu)，其中通道三作為參考通道，通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一，進(jìn)行CO2氣體的探測(cè)，通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二，進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);所述通道敏感薄膜材料一、二均為三層，所述敏感薄膜與SAW器件之間還磁控濺射一層Ni膜，所述Ni膜厚度為110nm。

　　優(yōu)選地，所述污水過(guò)濾處理裝置中SAW傳感器的制備方法包括以下步驟：

　　步驟一，清洗SAW器件：將SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去離子水中，分別超聲處理20min，去除SAW器件表面污染物，然后將器件放入烘箱中烘干，并測(cè)試其振蕩頻率;

　　步驟二，加固SAW器件：在SAW器件的表面上涂刷一層保護(hù)涂層，所述保護(hù)涂層主要由碳化硅、氧化錫、高硼硼酸鈣和氧化鋰以2：3：5：1的比例配制而成;

　　步驟三，制備敏感薄膜材料：

　　(a)制備敏感薄膜材料一：取85mg的購(gòu)買的聚醚酰亞胺材料加入燒杯中，加入20ml的超純水，攪拌均勻，然后加入30mg的聚噻吩，攪拌均勻，隨后再加入購(gòu)買的27g Ni納米粉末，將燒杯放入超聲振蕩器中，水浴加熱70℃情況下，超聲振蕩4h，得到分散均勻的敏感薄膜材料一;

　　(b)制備敏感薄膜材料二：取14mg分子純的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中，然后取10mg多壁碳納米管加入溶液中，攪拌均勻后，加入9g鈦酸鋇納米粉末，超聲處理1h，即得分散均勻的敏感薄膜材料二;

　　(c)制備敏感薄膜材料三：將熒光指示劑Ru(bpy)3Cl2和Ru(dpp)3Cl2按1：2的比例加入溶有PVC的40ml四氫呋喃溶液中，在密封遮光條件下，低溫?cái)嚢?h，即得到敏感薄膜材料三;

　　步驟四，制備SAW傳感器：

　　(a)將經(jīng)步驟一清洗的SAW器件烘干后，利用磁控濺射結(jié)合模板法分別在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域鍍一層金屬Ni膜，然后利用定量移液器取敏感薄膜材料三涂覆在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感區(qū)域，以完全覆蓋Ni膜為準(zhǔn);利用相同的方式分別在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;

　　(b)將SAW器件放入真空干燥箱中95℃下干燥20h;

　　(c)循環(huán)(a)、(b)操作兩次，使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感區(qū)域表面均形成三層Ni膜和六層敏感薄膜;

　　(d)對(duì)SAW器件進(jìn)行加蓋及接導(dǎo)線處理，其中，蓋子上對(duì)應(yīng)每個(gè)通道的敏感區(qū)域正上方有預(yù)留的進(jìn)氣孔，構(gòu)成SAW傳感器。

　　本申請(qǐng)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

　　1.結(jié)構(gòu)方面，采用五通道SAW器件，其中通道三作為參考通道，通道一與通道二的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料一，進(jìn)行CO2氣體的探測(cè)，通道四與通道五的敏感區(qū)域涂覆敏感薄膜材料二，進(jìn)行NO2氣體的探測(cè);對(duì)每種氣體均采用雙通道同時(shí)探測(cè)，大大增加了對(duì)氣體探測(cè)的穩(wěn)定性，保證了傳感器讀取數(shù)據(jù)的可信度;

　　2.敏感薄膜材料一由聚醚酰亞胺(PEI)材料、聚噻吩材料和Ni納米粉末材料組成，Ni納米粉末材料的納米尺度的粒徑保證了有機(jī)物PEI和聚噻吩的分散性，大大提高了敏感材料對(duì)CO2的靈敏度;

　　3.敏感薄膜材料二由聚苯胺材料、多壁碳納米管材料和鈦酸鋇材料組成，其中，聚苯胺大部分復(fù)合在碳納米管表面，由于碳納米管的中空結(jié)構(gòu)和極大的比表面積，從物理結(jié)構(gòu)方面大大增加了聚苯胺對(duì)NO2氣體的吸附能力;

　　4、本申請(qǐng)的敏感薄膜材料三由熒光指示劑Ru(bpy)3Cl2和Ru(dpp)3Cl2組成，進(jìn)一步增強(qiáng)了發(fā)酵罐對(duì)CO2的感應(yīng)能力。

　　本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。