СЕНСОР ДЛЯ АНАЛИЗА ХЛОРОВОДОРОДА

Сенсор относится к области аналитической химии и может быть использован для контроля окружающей среды, в метрологии, различных отраслях промышленности и научных исследованиях и предназначен для определения концентрации хлороводорода в воздухе.
Известно устройство (пат. РФ №2088914) по технической сущности близкое к полезной модели - сенсор для анализа газообразных веществ, представляющий собой диэлектрическую подложку с нанесенными на нее взаимопроникающими гребенчатыми электродами, на которые наносится чувствительное покрытие, представляющие собой пленку из смеси двух проводящих полимеров полисиланоанилина и полианалина в соотношении 9:1.
Недостатком аналога с физико-химической точки зрения является ряд неизвестных свойств полисиланоанилина, мало изученного полимера, а так же мономер силаноанилина, необходимый для синтеза полимера, ограничен в выпуске.
Известно устройство - датчик концентрации аммиака (пат. РФ №2038590), представляющий собой диэлектрическую подложку с нанесенными на нее взаимнопроникающими гребенчатыми электродами, покрытыми пленкой полианалина. В качестве материалов электродов используют платину или золото.
Недостатком этого устройства является повышенная чувствительность к температуре и парам воды, что ведет к изменению электрохимических параметров, которые в свою очередь, влияют на величины тех же параметров, что и при взаимодействии с аммиаком.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран химический сенсор для анализа токсических газов и паров (пат. №2169356), представляющий собой ткань или иной пористый материал, пропитанный полианилином, легированный комплексами переходных металлов или комплексами ароматических соединений, принцип действия, которого основан на обратимом изменении цвета при контакте с анализируемым газом.
К недостаткам указанного прототипа можно отнести сложность измерения аналитического сигнала, т.к. для этого требуется специальная оптическая схема, содержащая источник света, оптический селектор, фотоприемник и электронный усилитель.
Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение электрохимических параметров сенсора (возможность количественного определения содержания паров хлороводорода в воздухе).
Поставленная задача и технический результат достигаются с помощью сенсора, содержащего ткань, пропитанную полианилином, которая находится между двух электродов, имеющих клеммы для подключения омметра, отличающийся тем, что устройство включает нагревательный элемент с клеммами для питания.
При нагревании ткани, пропитанной полианилином, существенно сокращается время релаксации отклика сенсора за счет увеличения скорости десорбции хлорводорода с поверхности ткани.
Техническая сущность и принцип действия предложенной полезной модели поясняются чертежами:
на Фиг. 1 представлен сенсор для анализа хлороводорода, где 1 - ткань, пропитанная полианилином, 2 - электроды, 3 - клеммы для подключения омметра, 4 - нагревательный элемент, 5 - клеммы для подключения нагревательного элемента;
на Фиг. 2 представлен калибровочный график зависимости электросопротивления от концентрации хлороводорода, где R - электросопротивление ткани, пропитанной полианилином, С - концентрация паров хлороводорода.
Устройство содержит ткань, пропитанную полианилином (1), электроды (2), клеммы электрода (3), нагревательный элемент (4), клеммы для подключения нагревательного элемента (5).
Ткань, пропитанная полианилином (1), помещается между электродами (2). В качестве аналитического сигнала используется изменение электросопротивления ткани, пропитанной полианилином и применения дополнительного нагревательного элемента, поддерживающего на заданном уровне температуру сенсора во время работы.
Устройство работает следующим образом. Сенсор, подключенный к омметру, помещают в газовую среду, содержащую пары хлороводорода. Пары хлороводорода взаимодействуют с тканью, пропитанной полианилином (1) и вызывают изменения ее электросопротивления. Это изменение и является аналитическим сигналом. При этом нагревательный элемент (4) поддерживает постоянную температуру ткани, пропитанной полианилином, тем самым улушая электрохимические параметры сенсора.
Эффективность данного устройства определяется возможностью количественного определения содержания паров хлороводорода в воздухе.
Экспериментальная проверка эффективности предлагаемого сенсора осуществлялась при измерении концентрации хлороводорода. Сенсор помещался в серию стандартных газовых смесей с известной концентрацией хлороводорода. Измерялась зависимость величины электросопротивления от концентрации хлороводорода. Полученный калибровочный график может быть использован для определения хлороводорода кондуктометрическим методом.