我國科學(xué)家成功研制出便攜式硫化氫氣體檢測儀

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員耿旭輝、副研究員李盛紅團隊與研究員鄧德會、副研究員崔曉菊團隊合作，研制出基于“鎧甲”傳感材料的抗硫中毒的便攜式硫化氫氣體檢測儀，并將該儀器應(yīng)用于污水處理池和下水道井中硫化氫氣體，以及深海海水中溶解硫化氫氣體的原位檢測中。相關(guān)成果發(fā)表在《危險材料雜志》上。

硫化氫是一種具有強烈刺激性氣味的有毒氣體，廣泛存在于石油、化工、冶金等工業(yè)領(lǐng)域以及污水處理、垃圾填埋場等環(huán)境中。長期暴露于低濃度硫化氫環(huán)境中，會對眼睛、呼吸道等造成刺激；高濃度硫化氫則能迅速麻痹中樞神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致昏迷甚至死亡。因此，準(zhǔn)確、快速地檢測硫化氫氣體的存在和濃度，對于保障工人生命安全、預(yù)防環(huán)境污染事故至關(guān)重要。

然而，高濃度硫化物極易導(dǎo)致電化學(xué)傳感器中毒，阻礙了該技術(shù)的實際應(yīng)用。為了解決這一難題，合作團隊前期基于石墨烯封裝鈷鎳納米顆粒(CoNi@NGs)催化材料，研制出抗硫中毒的水中硫離子電化學(xué)傳感器，并應(yīng)用于實際水樣包括工業(yè)廢水、池塘水和海水中硫離子的檢測。

此次研究，合作團隊基于石墨烯封裝鈷鎳納米顆粒，并摻雜導(dǎo)電炭黑作為傳感材料，研制出抗硫中毒及快速響應(yīng)的硫化氫氣體電化學(xué)傳感器。該傳感器對100ppm的硫化氫分別間歇檢測60天和連續(xù)檢測200小時后，信號衰減僅為1.3%和9.5%。隨后，團隊通過摻雜導(dǎo)電炭黑在工作電極上，構(gòu)建出多孔結(jié)構(gòu)，使響應(yīng)時間和恢復(fù)時間分別縮短了87.9%和77.0%，達到14秒和24.5秒。

針對實際應(yīng)用的挑戰(zhàn)，耿旭輝團隊從儀器抗污染設(shè)計、多參數(shù)實時校準(zhǔn)、自校零技術(shù)等方面進行研究，研制出便攜式硫化氫氣體檢測儀，將該儀器應(yīng)用于污水處理池和下水道井中硫化氫氣體的原位檢測，在污水處理池連續(xù)檢測60天后，儀器靈敏度僅衰減1.6%，表現(xiàn)出優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。另外，耿旭輝團隊還將該儀器與水氣分離膜集成，應(yīng)用到深海海水中溶解硫化氫氣體的原位探測中，最大下潛深度達6003.34米。

隨著環(huán)保意識的不斷提高和安全生產(chǎn)要求的日益嚴(yán)格，各行各業(yè)對硫化氫等有毒有害氣體的檢測需求也在不斷增加。便攜式硫化氫氣體檢測儀的成功研制，將為相關(guān)行業(yè)提供更加便捷、高效的檢測解決方案。