申请日2016.06.12
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号G01N29/02
摘要
本申请涉及一种基于气体检测功能的污水过滤处理装置，包括污水过滤处理装置本体和安装于该污水过滤处理装置内部的监控CO2、NO2气体浓度的SAW传感器，所述SAW传感器基于SAW器件，拥有五通道结构，其中通道三作为参考通道，通道一与通道二的敏感区域涂覆敏感薄膜材料一，进行CO2气体的探测，通道四与通道五的敏感区域涂覆敏感薄膜材料二，进行NO2气体的探测;对每种气体均采用双通道同时探测，大大增加了对气体探测的稳定性，保证了传感器读取数据的可信度，并且重复性良好，高温下测试稳定性佳，使得本发明的污水过滤处理装置能够高灵敏、高可靠的检测工作过程中CO2、NO2气体。
权利要求书
1.一种基于气体检测功能的污水过滤处理装置，包括污水过滤处理装置本体和安装于该污水过滤处理装置内部的监控CO2、NO2气体浓度的SAW传感器，所述SAW传感器拥有五通道结构，其中通道三作为参考通道，通道一与通道二的敏感区域涂覆敏感薄膜材料一，进行CO2气体的探测，通道四与通道五的敏感区域涂覆敏感薄膜材料二，进行NO2气体的探测;所述通道敏感薄膜材料一、二均为三层，所述敏感薄膜与SAW器件之间还磁控溅射一层Ni膜，所述Ni膜厚度为110nm。
2.根据权利要求1所述的一种基于气体检测功能的污水过滤处理装置，其特征在于：所述污水过滤处理装置中SAW传感器的制备方法包括以下步骤：
步骤一，清洗SAW器件：将SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去离子水中，分别超声处理20min，去除SAW器件表面污染物，然后将器件放入烘箱中烘干，并测试其振荡频率;
步骤二，加固SAW器件：在SAW器件的表面上涂刷一层保护涂层，所述保护涂层主要由碳化硅、氧化锡、高硼硼酸钙和氧化锂以2：3：5：1的比例配制而成;
步骤三，制备敏感薄膜材料：
(a)制备敏感薄膜材料一：取85mg的购买的聚醚酰亚胺材料加入烧杯中，加入20ml的超纯水，搅拌均匀，然后加入30mg的聚噻吩，搅拌均匀，随后再加入购买的27g Ni纳米粉末，将烧杯放入超声振荡器中，水浴加热70℃情况下，超声振荡4h，得到分散均匀的敏感薄膜材料一;
(b)制备敏感薄膜材料二：取14mg分子纯的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中，然后取10mg多壁碳纳米管加入溶液中，搅拌均匀后，加入9g钛酸钡纳米粉末，超声处理1h，即得分散均匀的敏感薄膜材料二;
(c)制备敏感薄膜材料三：将荧光指示剂Ru(bpy)3Cl2和Ru(dpp)3Cl2按1：2的比例加入溶有PVC的40ml四氢呋喃溶液中，在密封遮光条件下，低温搅拌1h，即得到敏感薄膜材料三;
步骤四，制备SAW传感器：
(a)将经步骤一清洗的SAW器件烘干后，利用磁控溅射结合模板法分别在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感区域镀一层金属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、通道五的敏感区域，以完全覆盖Ni膜为准;利用相同的方式分别在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感区域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
(b)将SAW器件放入真空干燥箱中95℃下干燥20h;
(c)循环(a)、(b)操作两次，使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感区域表面均形成三层Ni膜和六层敏感薄膜;
(d)对SAW器件进行加盖及接导线处理，其中，盖子上对应每个通道的敏感区域正上方有预留的进气孔，构成SAW传感器。
说明书
一种基于气体检测功能的污水过滤处理装置
技术领域
本申请涉及污水处理领域，尤其涉及一种基于气体检测功能的污水过滤处理装置。
背景技术
随着工业的不断发展，近来被污染的水体越来越多，并且日益威胁到人们正常的生产生活。污水处理设备能够有效地处理生活污水、工业废水等，避免污水及污染物直接流入水域。
污水处理过程中，由于污水中经常包含有有机物、微生物等污染物，对其处理过程，会产生大量CO2、NO2等气体，严重者会影响到设备的正常工作，更甚者，会影响到操作人员的人身安全。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于气体检测功能的污水过滤处理装置，包括污水过滤处理装置本体和安装于该污水过滤处理装置内部的监控CO2、NO2气体浓度的SAW传感器，所述SAW传感器拥有五通道结构，其中通道三作为参考通道，通道一与通道二的敏感区域涂覆敏感薄膜材料一，进行CO2气体的探测，通道四与通道五的敏感区域涂覆敏感薄膜材料二，进行NO2气体的探测;所述通道敏感薄膜材料一、二均为三层，所述敏感薄膜与SAW器件之间还磁控溅射一层Ni膜，所述Ni膜厚度为110nm。
优选地，所述污水过滤处理装置中SAW传感器的制备方法包括以下步骤：
步骤一，清洗SAW器件：将SAW器件依次放入丙酮、乙醇、去离子水中，分别超声处理20min，去除SAW器件表面污染物，然后将器件放入烘箱中烘干，并测试其振荡频率;
步骤二，加固SAW器件：在SAW器件的表面上涂刷一层保护涂层，所述保护涂层主要由碳化硅、氧化锡、高硼硼酸钙和氧化锂以2：3：5：1的比例配制而成;
步骤三，制备敏感薄膜材料：
(a)制备敏感薄膜材料一：取85mg的购买的聚醚酰亚胺材料加入烧杯中，加入20ml的超纯水，搅拌均匀，然后加入30mg的聚噻吩，搅拌均匀，随后再加入购买的27g Ni纳米粉末，将烧杯放入超声振荡器中，水浴加热70℃情况下，超声振荡4h，得到分散均匀的敏感薄膜材料一;
(b)制备敏感薄膜材料二：取14mg分子纯的聚苯胺溶解在50ml的三氯甲烷溶液中，然后取10mg多壁碳纳米管加入溶液中，搅拌均匀后，加入9g钛酸钡纳米粉末，超声处理1h，即得分散均匀的敏感薄膜材料二;
(c)制备敏感薄膜材料三：将荧光指示剂Ru(bpy)3Cl2和Ru(dpp)3Cl2按1：2的比例加入溶有PVC的40ml四氢呋喃溶液中，在密封遮光条件下，低温搅拌1h，即得到敏感薄膜材料三;
步骤四，制备SAW传感器：
(a)将经步骤一清洗的SAW器件烘干后，利用磁控溅射结合模板法分别在通道一、通道二、通道四、通道五的敏感区域镀一层金属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、通道五的敏感区域，以完全覆盖Ni膜为准;利用相同的方式分别在通道一和通道二、通道四和通道五的敏感区域依次涂覆敏感薄膜材料一和敏感薄膜材料二;
(b)将SAW器件放入真空干燥箱中95℃下干燥20h;
(c)循环(a)、(b)操作两次，使通道一、通道二、通道四和通道五的敏感区域表面均形成三层Ni膜和六层敏感薄膜;
(d)对SAW器件进行加盖及接导线处理，其中，盖子上对应每个通道的敏感区域正上方有预留的进气孔，构成SAW传感器。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1.结构方面，采用五通道SAW器件，其中通道三作为参考通道，通道一与通道二的敏感区域涂覆敏感薄膜材料一，进行CO2气体的探测，通道四与通道五的敏感区域涂覆敏感薄膜材料二，进行NO2气体的探测;对每种气体均采用双通道同时探测，大大增加了对气体探测的稳定性，保证了传感器读取数据的可信度;
2.敏感薄膜材料一由聚醚酰亚胺(PEI)材料、聚噻吩材料和Ni纳米粉末材料组成，Ni纳米粉末材料的纳米尺度的粒径保证了有机物PEI和聚噻吩的分散性，大大提高了敏感材料对CO2的灵敏度;
3.敏感薄膜材料二由聚苯胺材料、多壁碳纳米管材料和钛酸钡材料组成，其中，聚苯胺大部分复合在碳纳米管表面，由于碳纳米管的中空结构和极大的比表面积，从物理结构方面大大增加了聚苯胺对NO2气体的吸附能力;
4、本申请的敏感薄膜材料三由荧光指示剂Ru(bpy)3Cl2和Ru(dpp)3Cl2组成，进一步增强了发酵罐对CO2的感应能力。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
