气体酸碱性检测工具的制作方法

1.本发明涉及气体酸碱性检测技术领域，尤其涉及气体酸碱性检测工具。


背景技术：

2.在大多数的生产车间和危废仓储厂房中，易产生二氧化硫、二氧化碳、氯化氢、硫化氢和氨气等非中性气体，这些气体对周围环境的影响很大，一方面会影响处于该空气环境中产品的质量，另一方面也会对人体的健康造成极大的损伤，甚至会存在爆炸的安全隐患。溶液的酸碱度测量技术非常成熟，但少见气体的ph值检测。因此，发明一种简单、快捷并可重复利用的气体酸碱度检测装置非常重要。
3.近年来，研究人员研发出了对ph值敏感的水凝胶材料，在这种水凝胶中存在易解离或质子化的酸碱基团，这些基团有羟基、氨基和磺酸基等酸性或碱性基团。形成水凝胶的聚合单体通过交联形成大分子网络，这些基团部分参与交联而部分处于游离状态，常用的聚合物由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、海藻酸钠、丙烯酸铵、聚乙烯醇等中的集中交联聚合形成，当环境ph值发生变化时，基团的解离和重组伴随着凝胶内部化学键和交联点数量的变化从而使凝胶的体积发生膨胀或收缩的变化。在网络结构内部，分子间的静电斥力和化学键等力平衡时水凝胶达到溶胀平衡，其体积和强度会达到稳定，且这种变化是可逆的。
4.因此，亟需利用ph敏感性水凝胶设计一种可以检测气体酸碱度的工具。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供气体酸碱性检测工具，以解决相关技术中缺乏可以循环检测气体酸碱度的检测工具的问题。
6.本发明提供气体酸碱性检测工具，该气体酸碱性检测工具包括：
7.测试盒，包括本体、弹性薄膜和电阻应变片，所述本体设置有测试腔和与所述测试腔连通的敞口，所述弹性薄膜贴设于所述本体且封闭所述敞口，所述电阻应变片贴设于所述弹性薄膜位于所述测试腔的外侧；
8.ph敏感水凝胶，其填充于所述测试腔内；
9.进液组件、进气组件和收集组件，所述进液组件和所述进气组件分别选择性与所述测试腔连通，所述收集组件选择性与所述测试腔连通，所述进液组件向所述测试腔提供溶解液，所述进气组件向所述测试腔提供检测气体，所述收集组件收集从所述测试腔排出的溶解水和检测气体。
10.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，所述进液组件包括打压件、压力罐和第一电磁阀，所述打压件、所述压力罐、所述第一电磁阀和所述本体的测试腔依次连通，所述压力罐内设置有溶解液。
11.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，所述打压件为第一气泵，所述第一气泵的出气端与所述压力罐连通。
12.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，所述进气组件包括第二气泵和第二电
磁阀，所述第二气泵、所述第二电磁阀和所述本体的测试腔依次连通。
13.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，所述进气组件还包括压力表，所述压力表用于检测所述测试腔内的压强。
14.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，所述收集组件包括第三电磁阀和收集罐，所述本体的测试腔、所述第三电磁阀和所述收集罐依次连通。
15.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，所述第三电磁阀的出液管始终位于所述收集罐内的液面以下。
16.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述ph敏感水凝胶所处的环境温度。
17.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，还包括数据采集器，所述数据采集器与所述电阻应变片电连接。
18.作为气体酸碱性检测工具的优选技术方案，所述溶解液的ph值为中性。
19.本发明的有益效果为：
20.本发明提供气体酸碱性检测工具，该气体酸碱性检测工具包括测试盒、ph敏感水凝胶、进液组件、进气组件和收集组件，测试盒包括本体、弹性薄膜和电阻应变片，本体设置有测试腔和与测试腔连通的敞口，弹性薄膜贴设于本体且封闭敞口，电阻应变片贴设于弹性薄膜位于测试腔的外侧；ph敏感水凝胶填充于测试腔内；进液组件和进气组件分别选择性与测试腔连通，收集组件选择性与测试腔连通，进液组件向测试腔提供溶解液，进气组件向测试腔提供检测气体，收集组件收集从测试腔排出的溶解水和检测气体。在检测气体酸碱度时，首先进液组件和收集组件分别与测试腔连通，然后进液组件向测试腔内灌注溶解液，溶解液将测试腔内原有的被污染的溶解液通过收集组件冲出后，此时测试腔内充满全新的溶解液，将进液组件和收集组件分别与测试腔断开，将进气组件与测试腔连通，将待检测的气体注入测试腔内，部分气体溶解至溶解水中，未溶解至溶解水中的气体使弹性薄膜和附着在弹性薄膜上的电阻应变片发生第一次形变，溶解有待测气体的溶解液逐渐与ph敏感水凝胶发生反应，ph敏感水凝胶的体积发生变化，进而带动弹性薄膜和附着在弹性薄膜上的电阻应变片发生第二次形变，反应完全后，通过收集组件将测试腔内多余气体排出，弹性薄膜和附着在弹性薄膜上的电阻应变片的形变均为ph敏感水凝胶的形变量，此时根据电阻应变片的形变信号便可计算出测试气体的ph值。当要对其他气体进行测试时，只需再次循环以上步骤便可实现气体ph的检测。该装置实现了可循环对气体ph值检测的功能。
附图说明
21.图1为ph敏感水凝胶在不同ph溶液中的时间和质量的变化关系图；
22.图2为本发明实施例中气体酸碱性检测工具的结构示意图。
23.图中：
24.11、本体；12、弹性薄膜；13、电阻应变片；
25.2、ph敏感水凝胶；
26.31、打压件；32、压力罐；33、第一电磁阀；
27.41、第二气泵；42、第二电磁阀；43、压力表；
28.51、第三电磁阀；52、收集罐；
29.6、数据采集器。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.ph敏感水凝胶2在ph值分别为1.2、3.0、5.0、7.4、9.0的溶解液中，记录不同时刻ph敏感水凝胶2溶胀后的质量，由实验数据可得图1。如图1所示，横坐标的反应时间，纵坐标为刻ph敏感水凝胶2溶胀后的质量。ph敏感水凝胶2有响应性溶胀行为，即凝胶在低ph值有较大的溶胀度，在高ph值有较小的溶胀度。ph敏感水凝胶2在不同的ph值溶液中，其ph敏感水凝胶2的溶胀度不同。
35.如图2所示，本实施例提供气体酸碱性检测工具，该气体酸碱性检测工具包括测试盒、ph敏感水凝胶2、进液组件、进气组件和收集组件，测试盒包括本体11、弹性薄膜12和电阻应变片13，本体11设置有测试腔和与测试腔连通的敞口，弹性薄膜12贴设于本体11且封闭敞口，电阻应变片13贴设于弹性薄膜12位于测试腔的外侧；ph敏感水凝胶2填充于测试腔内；进液组件和进气组件分别选择性与测试腔连通，收集组件选择性与测试腔连通，进液组件向测试腔提供溶解液，进气组件向测试腔提供检测气体，收集组件收集从测试腔排出的溶解水和检测气体。在检测气体酸碱度时，首先进液组件和收集组件分别与测试腔连通，然后进液组件向测试腔内灌注溶解液，溶解液将测试腔内原有的被污染的溶解液通过收集组件冲出后，此时测试腔内充满全新的溶解液，将进液组件和收集组件分别与测试腔断开，将进气组件与测试腔连通，将待检测的气体注入测试腔内，部分气体溶解至溶解水中，未溶解至溶解水中的气体使弹性薄膜12和附着在弹性薄膜12上的电阻应变片13发生第一次形变，
溶解有待测气体的溶解液逐渐与ph敏感水凝胶2发生反应，ph敏感水凝胶2的体积发生变化，进而带动弹性薄膜12和附着在弹性薄膜12上的电阻应变片13发生第二次形变，反应完全后，通过收集组件将测试腔内多余气体排出，弹性薄膜12和附着在弹性薄膜12上的电阻应变片13的形变均为ph敏感水凝胶2的形变量，此时根据电阻应变片13的形变信号便可计算出测试气体的ph值。当要对其他气体进行测试时，只需再次循环以上步骤便可实现气体ph的检测。该装置实现了可循环对气体ph值检测的功能。优选地，溶解液的ph值为中性。
36.可选地，进液组件包括打压件31、压力罐32和第一电磁阀33，打压件31、压力罐32、第一电磁阀33和本体11的测试腔依次连通，压力罐32内设置有溶解液。本实施例中，第一电磁阀33控制压力罐32和测试腔的通断，当向测试腔内注溶解液时，打开第一电池阀，打压件31向压力罐32中注入气体，进而压力罐32内的溶解液被气体压出，从压力罐32流出的溶解液流至测试腔内。具体地，打压件31为第一气泵。可选地，进气组件包括第二气泵41和第二电磁阀42，第二气泵41、第二电磁阀42和本体11的测试腔依次连通。本实施例中，第二气泵41使测试气体变为高压气体，进而压入测试腔内，使其与溶解液快速融合。
37.可选地，进气组件还包括压力表43，压力表43用于检测测试腔内的压强。本实施例中，压力表43可以检测测试腔内的压强，防止出现测试腔内压强过大，进而对测试盒造成损坏。
38.可选地，收集组件包括第三电磁阀51和收集罐52，本体11的测试腔、第三电磁阀51和收集罐52依次连通。本实施例中，从测试腔排出的溶解液或未溶解的测试气体均排至收集罐52内。
39.可选地，第三电磁阀51的出液管始终位于收集罐52内的液面以下。本实施例中，该设置可以防止外界的气体通过收集组件进入至测试腔内，进而对ph敏感水凝胶2与溶有测试气体的溶解液的反应造成干扰。
40.可选地，气体酸碱性检测工具还包括温度传感器，温度传感器用于检测ph敏感水凝胶2所处的环境温度。本实施例中，由于溶解液对气体的溶解度随着温度的变化和环境压强的变化而变化，为保证测试气体在溶解液中的浓度，进而通过温度传感器检测ph敏感水凝胶2所处的环境温度，调节测试腔内的压强。
41.可选地，气体酸碱性检测工具还包括数据采集器6，数据采集器6与电阻应变片13电连接。本实施例中，数据采集器6用于收集电阻应变片13发生的形变信号，进而计算测试气体的ph值。具体地，数据采集器6上还集成有控制模块，控制模块分别与所述第一电磁阀33、第二电磁阀42、第三电磁阀51、第一气泵、第二气泵41、温度传感器和压力表43连接。
42.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。