基于微流控芯片的气体富集方法研究

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工业化带动经济发展的同时也带来了空气污染,随着对空气质量的重视,人们开始对许多场合的空气进行了实时监测。然而,检测器的灵敏度是有限的,对于低浓度气体,通常不能有效的在线监测,这是当前检测器面临的统一难题。气体富集装置可以有效的改善监测系统的检测能力,它一般置于检测器前端,用于提高待检测气体的浓度。微流控芯片在分析检测系统中有着广泛的应用,然而,从目前来看绝大部分的研究对象还是液相流体,对于在微流控芯片上的气体研究还非常罕见。因此,基于微流控芯片气体富集方法的研究具有重大意义。本文对气体吸附/热解吸和气体扩散膜两种富集方法原理进行了介绍,对气体富集的影响因素及膜材料、膜结构进行了研究,并详细介绍两种芯片结构的富集方法。根据现有气体富集方法的研究现状,本课题提出了一种有别于传统物理吸附/解吸气体富集方法,即采用特定溶液对气体吸收,使低浓度气体富集在固定体积的溶液中。该方法对于不同的气体需使用不同的富集溶液,本文针对氨气设计了一种体积小、结构简单、成本低廉的,气体富集、分离、检测于一体的集成化微流控芯片,这也是本课题的主要创新点。采用硫酸氢钠溶液富集吸收氨气,再与氢氧化钠溶液混合使氨气被释放,同时排除了酸性干扰气体;氨气被释放后,透过气体扩散膜进入接受液,并注入检测池,最后通过吸光度法测定氨气含量。实验中采用单因素法,对实验条件进行了优化,能够实现对氨气的100倍有效富集,并最终得出吸光度一元回归拟合直线。最后对论文中的不足进行了总结,在排除气泡干扰、提高检测器件精度、软件编写等方面还有待进一步完善。
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