تشخیص استون در غلظت های کم با حسگر مجهز شده به سامانه پیش تغلیظ گر زئولیت a

آشکارسازی استون با استفاده از حسگر گاز در غلظت های پایین به علت کاربرد در شناسایی بیماری دیابت از تنفس بسیار حائز اهمیت است، درحالی که معمولاً حسگرهای گاز رایج فاقد چنین توانایی هستند. اندازه‌گیری استون موجود در بازدم انسان یک روش معتبر در تشخیص بیماری دیابت است، اما به علت مقدار کم استون در تنفس (کمتر از ppm 10) اندازه گیری آن با استفاده از حسگرهای گاز تجاری دارای چالش های فراوانی است. در پژوهش حاضر، جذب استون توسط زئولیت a نشان داده شد و سپس با استفاده از آن عملکرد حسگر گاز tgs2602 در تشخیص گاز استون بهبود داده شد. ابتدا پاسخ حسگر به مقادیر کمتر از ppm 10 استون بررسی شد. سپس هوای آلوده به استون از بستر زئولیتی عبور داده شد تا استون موجود در آن در سطح زئولیت جذب شود. بلافاصله بعد از مرحله جذب، گرمایش زئولیت تا دمای 450 درجه سانتی گراد انجام شد تا استون‌های جذب شده به صورت یک جا رهاسازی شوند و باعث ایجاد غلظت لحظه‌ای بالاتری در محفظه حسگر نسبت به غلظت اولیه گاز شوند. به دلیل افزایش غلظت در زمان رهاسازی، پاسخ حسگر بهبود یافت. با این روش، غلظت استون در محفظه حسگر نسبت به هوای مورد آزمایش بیش از 50 برابر افزایش داشت که باعث افزایش 7 برابری پاسخ حسگر گردید. جهت بررسی کارایی سامانه ساخته شده، تاثیر عواملی از جمله جرم زئولیت استفاده شده، سرعت جابه جایی هوا و دمای رهاسازی بررسی شد. مشاهده شد که استفاده از حسگر مجهز شده به پیش تغلیظ گر زئولیت a به ‌عنوان یک روش آسان، کم‌هزینه و قابل‌اطمینان، حد آستانه تشخیص حسگر تجاری را افزایش می دهد.

Detection of low concentrations of acetone using a gas sensor equipped with A zeolite based pre-concentrator

The detection of acetone using a gas sensor at low concentrations is very important due to its application in the diagnosis of diabetes from breathing, whereas common gas sensors usually do not have such capability. Measurement of acetone in human exhalation is a valid method for diagnosing diabetes, but due to the small amount of acetone in breathing (less than 10 ppm), measuring it using commercial gas sensors has many challenges. In this study, acetone absorption was demonstrated by zeolite A and then the performance of the TGS2602 gas sensor was improved by using zeolite A in acetone gas detection. First, the sensor response was investigated in acetone concentration levels less than 10 ppm. The acetonecontaminated air was then passed through a zeolite substrate to absorb the acetone in the zeolite surface. Immediately after the adsorption stage, the zeolite was heated to 450 ◦C to release the absorbed acetone at once and to create a higher instantaneous concentration in the sensor chamber compared with the initial gas concentration. Due to the increase in concentration at the time of release, the sensor response was improved. With this method, the concentration of the acetone in the sensor chamber increased more than 50 times compared to the incoming acetone polluted air, which increased the sensor response by 7 times. To evaluate the efficiency of the builtin system, the effect of factors such as the mass of the zeolite used, the air flow rate, the adsorption/desorption temperature and the adsorption time were investigated. It has been observed that the sensor equipped with zeolite preconcentrator, as an easy way, lowcost, and reliable method, increases the detection capability of the commercial sensor beyond the detection threshold.