專利名稱：壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶且尤其涉及一種當(dāng)投入使用時(shí)在至少三個(gè)月時(shí)期內(nèi)具有一致的氣體敏感性和可接受的背景顏色的無機(jī)酸檢測(cè)帶。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有無機(jī)酸檢測(cè)帶可以若干種化學(xué)類型為基礎(chǔ)。一種酸檢測(cè)系統(tǒng)利用含有pH指示劑染料的無機(jī)酸檢測(cè)帶。然而，在檢測(cè)帶上基于酸的染色是不穩(wěn)定的且pH指示劑染料本身具有毒性。同樣在所述系統(tǒng)中，酸氣體濃度與色斑強(qiáng)度之間的關(guān)系呈非線性，因而需要復(fù)雜的光學(xué)監(jiān)測(cè)組件。此外，少數(shù)pH指示染料適用于所述光學(xué)監(jiān)測(cè)組件且所述檢測(cè)帶具有約一個(gè)月時(shí)期的有限有用壽命。
另一種無機(jī)酸監(jiān)測(cè)帶系統(tǒng)依靠酸相中的重氮偶合反應(yīng)來提供強(qiáng)烈紅顏色以指示酸氣體的存在。盡管所述系統(tǒng)對(duì)酸氣體敏感，但是所述系統(tǒng)的有用壽命有限。又，所述系統(tǒng)的敏感性和帶背景顏色對(duì)具有溫度及光敏感性的帶配方中的化學(xué)品(諸如伯胺和偶合試劑)不穩(wěn)定。隨著時(shí)間過去，所述無機(jī)酸氣體檢測(cè)帶的背景變黑，且由于帶背景變黑，因此帶的敏感性降低。例如，所述帶在4至6周使用期內(nèi)展現(xiàn)出顯著的背景落差。同樣，在室溫條件下，所述帶在30天時(shí)期內(nèi)的變黑導(dǎo)致30至40％的視覺讀數(shù)落差。另外，所述檢測(cè)系統(tǒng)具有不穩(wěn)定的帶敏感性和在30天時(shí)期內(nèi)介于10至20％之間及在90天時(shí)期內(nèi)介于40至60％之間的敏感性減小量。因此，所述無機(jī)酸檢測(cè)帶系統(tǒng)在其投入使用后有用壽命限于至多30天的時(shí)期。因而，所述帶在使用30天時(shí)期后必須加以替換以便提供對(duì)酸氣體的可接受的監(jiān)測(cè)。
又，酸氣體濃度與帶顏色強(qiáng)度之間的反應(yīng)速率在檢測(cè)低濃度酸氣體時(shí)呈非線性。所得的反應(yīng)曲線為S型，其導(dǎo)致所述無機(jī)酸檢測(cè)帶回應(yīng)慢且檢測(cè)范圍狹窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一目的是提供針對(duì)現(xiàn)有無機(jī)酸檢測(cè)帶的有限使用壽命的解決方案。通過利用具有低毒性和減小的溫度及光依賴性的偶氮偶合試劑，以便藉此提供具有至少3個(gè)月有用壽命的改良無機(jī)酸檢測(cè)帶來得到這個(gè)解決方案。
本發(fā)明一目的是提供無機(jī)酸檢測(cè)帶，其在室溫條件下經(jīng)至少90天的延長(zhǎng)時(shí)期仍具有一致的帶背景穩(wěn)定性。
本發(fā)明另一目的是提供在延長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)對(duì)低酸濃度水平敏感的無機(jī)酸檢測(cè)帶。
本發(fā)明又一目的是提供重氮偶合試劑，其經(jīng)延長(zhǎng)時(shí)期可在穩(wěn)定的氣體檢測(cè)帶中具有低抗毒性和減小的溫度及光依賴性。
本發(fā)明又一目的是提供在擴(kuò)展pH范圍內(nèi)具有穩(wěn)定性的堿化無機(jī)酸檢測(cè)帶。
本發(fā)明另一目的是使用多元醇使酸檢測(cè)帶均勻地浸漬有重氮偶合試劑以提供在至少90天內(nèi)具有濕度及樣本氣體捕獲功效的帶。
根據(jù)本發(fā)明，提供用于檢測(cè)無機(jī)酸氣體(諸如鹽酸、氫溴酸、氫氟酸、氫碘酸、硝酸、硫酸、磷酸和乙酸)的酸氣體檢測(cè)帶，且當(dāng)其投入使用時(shí)可使無機(jī)酸檢測(cè)紙的有效壽命延長(zhǎng)到至少三個(gè)月的時(shí)期。
通過使纖維素紙基材通過含有配方溶液的浴槽，可使壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶浸透有配方溶液。該配方溶液包括以溶劑總體積計(jì)介于8至9體積％之間的pH緩沖液，并將以溶劑總重量計(jì)介于約0.07至0.10重量％之間的試劑級(jí)變色酸作為偶合劑添加到該組合物中。向該配方組合物中添加以溶劑總重量計(jì)在0.25至0.38重量％組成范圍內(nèi)的硝酸鈉以利于進(jìn)行重氮化反應(yīng)。向該組合物中添加以溶劑總重量計(jì)介于0.3至0.5重量％之間的溴化鈉穩(wěn)定劑，且向該組合物中添加以溶劑總重量計(jì)介于0.15至0.35重量％之間的重氮化偶合劑試劑級(jí)對(duì)胺基苯磺酸。向該組合物中添加以溶劑總體積計(jì)介于4至4.5體積％之間的含有0.1％乙基紅的pH指示劑，且向該組合物中添加以溶劑總體積計(jì)介于4至5.5體積％之間的包含多元醇的濕潤(rùn)劑。將各個(gè)試劑按所示順序溶解于其量介于3.3至3.5升之間的作為溶劑的甲醇中。
當(dāng)適當(dāng)?shù)鼗旌吓浞饺芤簳r(shí)，接著使紙帶基材穿過含有所述配方溶液的浴液。接著使經(jīng)涂覆的紙基材穿過一米長(zhǎng)的烘箱，所述烘箱維持在70至80℃的溫度范圍內(nèi)。經(jīng)涂覆的帶紙以介于每分鐘2.2至3.4米之間的速度穿過烘箱。從干燥烘箱退出的經(jīng)干燥無機(jī)酸檢測(cè)帶具有淡淡的或輕微的黃顏色。


圖1為室溫條件下根據(jù)本發(fā)明的壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶的背景穩(wěn)定性的圖表，其與慣用的無機(jī)酸檢測(cè)帶的背景穩(wěn)定性相比較。
圖2為高溫條件下根據(jù)本發(fā)明的壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶的帶敏感性穩(wěn)定性的圖表，其與慣用的無機(jī)酸檢測(cè)帶的背景穩(wěn)定性相比較。
圖3為室溫條件下根據(jù)本發(fā)明的壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶的敏感性穩(wěn)定性的圖表，其與慣用的無機(jī)酸檢測(cè)帶的敏感性穩(wěn)定性相比較。
圖4為高溫條件下根據(jù)本發(fā)明的壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶的敏感性穩(wěn)定性與習(xí)用無機(jī)酸檢測(cè)帶的敏感性穩(wěn)定性的比較圖形。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶在低最終氣體濃度下的響應(yīng)時(shí)間與習(xí)用無機(jī)酸檢測(cè)帶的響應(yīng)時(shí)間的比較圖形。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中的無機(jī)酸存在的壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶。用根據(jù)本發(fā)明的配方溶液浸透纖維素帶紙基材(確定為從Whatman公司購(gòu)得的Chroma-1)以提供具有至少90天延長(zhǎng)壽命的檢測(cè)帶。
該配方溶液包含由0.26M氫氧化鈉加上0.009M硼砂形成的pH緩沖液，其占溶劑總體積的8至9體積％?；蛘?，pH緩沖液可為0.28M氫氧化鈉加上0.15M 3-(環(huán)己基氨基)-1-丙烷磺酸(下文稱作CAPS)，其占溶劑總體積的8至9體積％。通過減少pH緩沖液的量可增加帶敏感性并同時(shí)增加背景變黑作用。將緩沖溶液的量增加到超過這個(gè)范圍將會(huì)導(dǎo)致配方溶液的敏感性降低。pH緩沖物質(zhì)和丙氧基化二醇濕潤(rùn)劑用于穩(wěn)定檢測(cè)帶。
將以溶劑總重量計(jì)介于0.07至0.1重量％之間的試劑級(jí)變色酸偶合劑添加到配方溶液中。通過增加配方中這個(gè)偶合劑的量，帶背景的背景變黑作用加速，歸因于導(dǎo)致偶合劑自偶合的過量偶合劑。
配方溶液可視情況含有以溶劑總重量計(jì)約0.05至0.11重量％的試劑級(jí)N-萘基乙二胺二鹽酸鹽(下文稱作NED)。NED是用于增加對(duì)鹽酸氣體的敏感性。背景變黑作用加速更快，歸因于導(dǎo)致反應(yīng)機(jī)制中發(fā)生自偶合的過量偶合劑?？蛇x的偶合劑NED也可從N，N-二甲基苯胺、亞氨基二芐和龍膽酸組成的群組中選出。配方溶液進(jìn)一步包括用于重氮化反應(yīng)的亞硝酸鈉。亞硝酸鈉的量以溶劑總重量計(jì)介于0.25至0.38重量％之間。
又，所述配方利用包含溴化鈉的穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑的量以溶劑總重量計(jì)介于0.032至0.05重量％之間。
配方溶液進(jìn)一步包括作為重氮化偶合劑的試劑級(jí)對(duì)氨基苯磺酸。偶合劑的量以溶劑總重量計(jì)介于0.15至0.35重量％之間。偶合劑也可從間氨基苯甲酸、鄰氨基苯甲酸、間氨基乙酰苯胺和對(duì)硝基苯胺組成的群組中選出。配方溶液另外包括以溶劑總體積計(jì)介于4至4.5體積％之間的含有0.1％乙基紅的pH指示劑。pH指示劑在pH為約4.5時(shí)顯紅色且在pH為6.5時(shí)顯黃色。通過增加pH指示劑的量，在開始檢測(cè)時(shí)線性度得到提高。希望與酸氣體接觸時(shí)顏色由無色/黃色變化至紅色或藍(lán)色。用于配方溶液中的可接受的額外指示劑可從乙基橙、甲基紅和皂黃組成的群組中選出。
最后，將以溶劑總體積計(jì)介于4至5.5體積％之間的濕潤(rùn)劑(包含一部分乙二醇和一部分丙氧基化丙三醇)添加到配方溶液中。通過降低多元醇中丙氧基化丙三醇的量，檢測(cè)帶曝露于目標(biāo)氣體時(shí)其敏感性得到增加。然而，帶背景變黑作用更加迅速地發(fā)生。通過增加這個(gè)濕潤(rùn)劑物質(zhì)的量來降低敏感性?？衫玫钠渌鼭駶?rùn)劑為聚乙二醇或丙三醇。
將各個(gè)試劑(包括pH緩沖液和偶合劑、用于重氮化作用的亞硝酸鹽、穩(wěn)定劑、重氮化偶合劑、pH指示劑和濕潤(rùn)劑)按所述順序溶解于作為溶劑的3.3至3.5升甲醇中。盡管乙醇也可用作溶劑，但是這個(gè)溶劑導(dǎo)致敏感性減弱且氣體捕獲功效降低。
如(1)所示，配方溶液中所存在的亞硝酸根離子和芳族胺與樣品氣流中所存在的酸氣體反應(yīng)以形成中間體重氮鹽。這個(gè)重氮鹽的特征在于含有重氮離子，其為親電子試劑，意欲獲得可共享的電子物質(zhì)以達(dá)到平衡。
如(2)所示，重氮鹽與芳族偶合化合物變色酸偶合以形成紅-橙色的偶氮錯(cuò)合物。
這些錯(cuò)合物在浸透的壽命延長(zhǎng)型無機(jī)酸檢測(cè)帶上為看得見的色斑。色斑在帶上的強(qiáng)度與樣品流中所存在的毒性氣體的量有關(guān)。
利用這個(gè)酸檢測(cè)帶可檢測(cè)無機(jī)酸，包括溴化氫、氯化氫、氟化氫、碘化氫、硝酸、硫酸、磷酸和乙酸。
檢測(cè)帶包含纖維素紙基材，其在市場(chǎng)上售作Chroma-1。通過使紙帶穿過含有配方溶液的浴液，用配方溶液浸透紙式檢測(cè)帶。接著使所述帶穿過具有大約一米長(zhǎng)度且維持在70至80℃之間的烘箱。經(jīng)浸透帶在烘箱中以一定速度前進(jìn)以提供在烘箱中介于約45至75秒之間的滯留時(shí)間。在退出烘箱時(shí)，所述帶具有淡淡的黃顏色且將其纏繞到帶盒上。
如圖1至5中所示，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的樣品檢測(cè)帶D相比較而言，用配方溶液的變體浸透紙式檢測(cè)帶以提供各種樣品A至C。在圖1至5中，樣品A為利用含有硼砂和多元醇的pH緩沖液的標(biāo)準(zhǔn)配方溶液，所述多元醇為一部分乙二醇和一部分丙氧基化丙三醇；樣品B為樣品A的標(biāo)準(zhǔn)配方溶液，其中所述pH緩沖液含有少于10％的丙氧基化丙三醇；樣品C為樣品A的標(biāo)準(zhǔn)配方溶液，其中所述pH緩沖液包括3-(環(huán)己基氨基)-1-丙烷磺酸(CAPS)；且樣品D為代表現(xiàn)有技術(shù)的含有對(duì)硝基苯胺的紙式檢測(cè)帶，芳族胺發(fā)生反應(yīng)以提供重氮鹽，其接著與偶合化合物N-萘基伸乙基二鹽酸鹽反應(yīng)。
特定而言，在圖1和圖2中，用配方溶液處理紙式檢測(cè)帶樣品A至C且提供超過90天的穩(wěn)定背景。特定而言，在圖1中，背景在室溫條件下于100視覺計(jì)數(shù)內(nèi)變化，在90天內(nèi)有5％落差，且在圖2中，在高溫條件下于100至300視覺計(jì)數(shù)內(nèi)變化，指示10％落差。又，如圖3和圖4中所示，在室溫下(圖3)和高溫下(圖4)用配方溶液處理紙式檢測(cè)帶樣品A至C且在至少90天內(nèi)提供10％以內(nèi)的敏感性，而慣用的酸檢測(cè)帶(由樣品D代表)導(dǎo)致介于約40至60％之間的敏感性落差。
另外，如圖5中所示，與現(xiàn)有酸檢測(cè)帶樣品D相比較，用配方溶液處理紙式檢測(cè)帶樣品A和C，對(duì)于低酸氣體濃度水平而言，可提供增加的回應(yīng)時(shí)間。
將以上圖解說明和描述當(dāng)作本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，盡管如此，應(yīng)了解所述描述和說明僅僅是示范性的且在不偏離本發(fā)明精神的情況下可對(duì)其進(jìn)行多種修改和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)空氣流中無機(jī)酸的檢測(cè)帶，所述檢測(cè)帶浸透有配方溶液，所述配方溶液基本上由下列組成(a)以溶劑總體積計(jì)其濃度介于約8至9體積％之間的pH緩沖物質(zhì)；(b)以溶劑總重量計(jì)介于0.07至0.10重量％之間的第一偶合劑；(c)與所述酸氣體和重氮化偶合劑反應(yīng)以形成重氮鹽的亞硝酸鈉，所述亞硝酸鈉具有以溶劑總重量計(jì)介于約0.25至0.38重量％之間的濃度；(d)以溶劑總重量計(jì)介于約0.30至0.50重量％之間的溴化鈉穩(wěn)定劑；(e)以溶劑總重量計(jì)介于約0.15至0.35重量％之間的所述重氮化偶合劑；(f)以溶劑總體積計(jì)介于4至4.5體積％之間的pH指示劑；和(g)以溶劑總體積計(jì)介于4至5.5體積％之間的包含多元醇的濕潤(rùn)劑，其中所述配方溶液的各成份溶解于3.3至3.5升甲醇溶劑中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方溶液，其中所述pH緩沖物質(zhì)是從基本上由0.26M氫氧化鈉和0.009M硼酸鈉或0.028M氫氧化鈉和0.15M 3-(環(huán)己基氨基)-1-丙烷磺酸或0.26M氫氧化鈉和0.012M碳酸氫鈉組成的群組中選出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方溶液，其中所述第一偶合劑為試劑級(jí)變色酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方溶液，其中所述重氮化偶合劑是從基本上由試劑級(jí)對(duì)氨基苯磺酸、間氨基苯磺酸、鄰氨基苯甲酸、間氨基乙酰苯胺和對(duì)-硝基苯胺組成的群組中選出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方溶液，其中所述pH指示劑是從基本上由乙基紅、乙基橙、甲基紅和皂黃組成的群組中選出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方溶液，其中所述濕潤(rùn)劑是從基本上由一部分乙二醇加上一部分丙氧基化丙三醇或聚乙二醇或丙三醇組成的群組中選出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方溶液，其中所述配方溶液進(jìn)一步包括一在添加所述溴化鈉穩(wěn)定劑之后添加到所述配方溶液中的第二偶合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的配方溶液，其中所述第二偶合劑是從基本上由試劑級(jí)N-(1-萘基)乙二胺二鹽酸鹽、N，N-二甲基苯胺、亞氨基二芐和龍膽酸組成的群組中選出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無機(jī)酸檢測(cè)帶，其包括浸透有配方溶液的纖維素紙基材且提供一種當(dāng)投入使用時(shí)具有至少三個(gè)月時(shí)期的壽命延長(zhǎng)型檢測(cè)帶。
文檔編號(hào)G01N31/22GK1789986SQ20051009357
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者山口珠實(shí) 申請(qǐng)人:策爾韋格分析股份有限公司