Patent1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)OPIS PATENTOWY (19)PL (11)172484
(21) Numer zgłoszenia:
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(5 4 )
(22) Data zgłoszenia:
303623
(51) IntCl6.
27.05.1994
G01N 33/00
G02B 1/04
G02C 7/08
Wskaźnik stanu zanieczyszczeń powietrza
©
Uprawniony z patentu:
Politechnika Warszawska, Warszawa, PL
(43)
Zgłoszenie ogłoszono:
11.12.1995 BUP 25/95
(72)
Twórca wynalazku:
Kazimierz Brudzewski, Piaseczno, PL
(45)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.09.1997 WUP 09/97
(74)
Pełnomocnik:
Lewińska Krystyna,
Politechnika Warszawska
PL 172484
B1
(57 )1. Wskaźnik stanu zanieczyszczeń powietrza zawierający podłoże, na które naniesiona
jest cienka warstwa materiału chemicznie reaktywnego złożona z matrycy z dwutlenku
krzemu i molekuł chromoformu umieszczonych w tej matrycy, zmieniająca swoje zabarwienie w zależności od pH ośrodka oraz zawierający fotodetektor, znamienny tym, że warstwa
materiału chemicznie reaktywnego naniesiona jest na szkła okularów, a fotodetektorem jest
ludzkie oko.
Wskaźnik stanu zanieczyszczeń powietrza
Zastrzeżenia
patentowe
1. Wskaźnik stanu zanieczyszczeń powietrza zawierający podłoże, na które naniesiona jest
cienka warstwa materiału chemicznie reaktywnego złożona z matrycy z dwutlenku krzemu i
molekuł chromoformu umieszczonych w tej matrycy, zmieniająca swoje zabarwienie w zależności od pH ośrodka oraz zawierający fotodetektor, znamienny tym, że warstwa materiału
chemicznie reaktywnego naniesiona jest na szkła okularów, a fotodetektorem jest ludzkie oko.
2. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że chromoforem warstwy z materiału
chemicznie reaktywnego jest pięciotlenek wanadu.
3. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że chromoforem warstwy z materiału
chemicznie reaktywnego jest błękit bromotymolowy.
4. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że chromoforem warstwy z materiału
chemicznie reaktywnego jest purpura bromokrezolowa.
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest wskaźnik stanu zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego
z warstwą chemicznie reaktywną, zwłaszcza do zasygnalizowania przekroczenia stanu dopuszczalnych zanieczyszczeń, zwłaszcza dwutlenku azotu, siarkowodoru, amoniaku, kwasu mrówkowego.
Znane są wskaźniki pH metryczne zanieczyszczeń zawierające włókno optyczne lub
światłowód planarny, których powierzchnia pokryta jest warstwą materiału chemicznie reaktywnego. Oddziaływanie światła na warstwę z materiału reaktywnego powoduje, że w przypadku
zanieczyszczenia ośrodka np. tlenkiem azotu lub siarki warstwa zmienia swoje zabarwienie
zależnie od stanu tych zanieczyszczeń. Układ optoelektroniczny z fotodetektorem na wyjściu
pozwala na pomiar wielkości zanieczyszczeń.
Znane wskaźniki są drogie i wymagają oprzyrządowania.
Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że warstwa materiału chemicznie
reaktywnego naniesiona jest na szkła okularów, a fotodetektorem jest ludzkie oko. Chromoforem
w warstwie z materiału chemicznie reaktywnego jest korzystnie pięciotlenek wanadu, błękit
bromotymolowy lub purpura bromokrezolowa.
Wskaźnik stanu zanieczyszczeń według wynalazku charakteryzuje się dużą prostotą
konstrukcji przy wysokiej czułości i selektywności wskazań. Ponadto zwykłe okulary lecznicze
lub ochronne mogą być wykorzystane do sygnalizowania skażenia środowiska i mogą służyć
jako sprzęt osobistej ochrony, zwłaszcza na stanowiskach pracy zagrożonych toksycznie.
Przykład wykonania.
Wskaźnik ma oprawkę okularową ze szkłami, które pokryte są cienką warstwą z materiału
chemicznie reaktywnego, kompozytowego, złożonego z matrycy z dwutlenku krzemu SiO2, w
której rozmieszczone są molekuły chromoforu - dwutlenku wanadu V2O 5. Warstwa dwutlenku
krzemu nanoszona jest na powierzchnię szkła okularów uprzednio umytego w 2,8% wodnym
roztworze wodorotlenku sodu NaOH. Następnie szkło jest przemywane w 0,1 % roztworze kwasu
solnego HCl oraz wodą destylowaną, po wysuszeniu bezwodnym etanolem. N a tak przygotowaną powierzchnię szkieł nakładanych jest kilka kropli 10% roztworu estru etylowego kwasu
ortofosforowego w bezwodnym metanolu. Warstwa jest rozprowadzana przez rozwirowanie.
Po wysuszeniu w temperaturze 75°C przez około 10 minut warstwa wygrzewana jest w
temperaturze 500°C w czasie 1 godziny i stopniowo schładzana do temperatury pokojowej.
Na powierzchni szkła okularów powstaje porowata warstwa dwutlenku krzemu. Po zanurzeniu
tak wytworzonych szkieł w nasyconym wodnym roztworze trójtlenku wanadu o temperaturze
około 90°C i ponownym wygrzaniu w temperaturze 500°C przez około 1 godzinę następuje
przejście trójtlenku wanadu V 2 0 3 w pięciotlenek wanadu V2O5, którego cząsteczki stanowią
172 484
3
chromofory rozmieszczone w porach warstwy dwutlenku krzemu stanowiącej matrycę. Otrzymana warstwa porowatego dwutlenku krzemu z chromoforami pięciotlenku wanadu zmienia
drastycznie kolor, gdy molekuły gazu wnikają w pory i docierają do atomów wanadu. Kolor jest
specyficzny dla danego rodzaju gazu i tak dla siarkowodoru kolor warstwy jest bursztynowy,
dla tlenku azotu jej kolor jest cytrynowo-żółty, dla par kwasu mrówkowego jej kolor jest ciemno
zielony, a dla par amoniaku jest on blado żółty.
172484
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł