حسگر ریزترازوی کریستال کوارتز (QCM) با حساسیت، گزینش‌پذیری و کارایی قابل قبول برای اندازه‌گیری هیدروژن سولفید (H2S)، با هزینه کم ساخته شد.
به گزارش دیده‌بان علم ایران گاز سولفید هیدروژن، گازی سمی، خورنده، قابل اشتعال و با بوی بد است که در فاضلاب، معادن زغال سنگ، صنایع پتروشیمی، گاز طبیعی، بیوگاز، کارخانه کاغذسازی، صنایع فراوری مواد غذایی و تصفیه‌خانه‌های فاضلاب تولید می‌شود و در بسیاری از صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این پژوهش با راهنمایی دکتر علی آقاخانی و دکتر علی طیبی فرد در پژوهشکده نیمه هادی ها و با مشاوره دکتر محمد پازوکی انجام شده است.
حجت اصلی تیتکانلو فارغ التحصیل کارشناسی ارشد رشته فیزیک لایه های نازک به عنوان مجری طرح، در این خصوص توضیح داد:” هیدروژن سولفید می‌تواند سبب مسمومیت خونی و در سطوح غلظت بالا منجر به مرگ شود. آستانه تشخیص بوی سولفید هیدروژن ppb 3 است که بسیار کمتر از حد سمی آن است. مقدار حد آستانه۱ برای سولفید هیدرژون برابر با ppm 10 برای ده دقیقه در معرض قرار گرفتن،است در حالی که غلظت های بالای ppm 150 بسیار سمی و خطرناک است و بالاتر از ppm 250 سبب مرگ می شود. بنابراین به حسگرهای حساس و سریع برای آشکارسازی آنلاین و در گستره چند ppb تا چند صد ppm در نمونه های هوا، مورد نیاز می باشد. از آنجا که این گاز اثرات بسیار خطرناکی بر سیستم عصبی انسان دارد، آشکارسازی و تعیین غلظت آن امری ضروری می باشد. یکی از روش های اندازه گیری و پایش مداوم H2S توسط حسگرهای گازی می باشد. اغلب حسگرهایی که برای هیدروژن سولفید استفاده می شود در دماهای بالا کار می کنند که سبب مصرف بالای انرژی توسط آنها می شود و پایداری طولانی مدت آنها را پایین می آورد. مشکلات عمده دیگر این ابزارها شامل حساسیت کم، گستره خطی کوتاه و تداخل با سایر گازها و هزینه زیاد است که کاربردهای زیست محیطی آنها را محدود می کند.
وی گفت: در این پژوهش از حسگرهای جرمی بر پایه ریز ترازوی کریستال کوارتز برای اندازه گیری H2S استفاده شد. این نوع حسگرها دسته جدیدی از حسگرهای جرمی هستند که به تغییرات کوچک جرمی بر روی لایه حس کننده آن حساس هستند. در حسگرهای جرمی، تغییرات جرم آنالیت های جذب شده بر روی لایه حس کننده، اندازه گیری می شود که برای هر دو فاز مایع و گاز قابل استفاده‌اند.
این محقق افزود: لایه های حساس به H2S بر پایه نانوکامپوزیت های پلیمری پلی ونیل پیرولیدون (PVP) تهیه شدند. از دو روش لایه نشانی قطره ای و الکتروریسی برای پوشش دهی کریستال کوارتز استفاده شد. به منظور افزایش حساسیت و گزینش پذیری حسگر نسبت به H2S کامپوزیت پلیمر با نانوذرات طلا تهیه شد. پارامترهای موثر در لایه نشانی کامپوزیت ها مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفتند. نانوالیاف سنتزی دارای قطر متوسط ۷۰ تا ۱۰۰ نانومتر هستند. همچنین نانوذرات طلا دارای قطر متوسط ۱۵ تا ۲۰ نانومتر می باشند. حسگر ساخته شده از کامپوزیت نانوالیاف PVP/نانوذرات طلا در گستره ۰/۳ تا ppm 100 پاسخ خطی دارد. حسگر ساخته شده از کامپوزیت پلیمری pvp/ نانوذرات طلا دارای زمان پاسخ کمتر از ۳۰ ثانیه است که به راحتی بازیابی می شود. همچنین این حسگر گزینش پذیری بالایی را از خود نشان داد.
انتهای پیام