项目编号774-2019-J002
项目名称基于微色谱的快速准确高灵敏气体检测关键技术及应用
候选单位中国科学院电子学研究所
西安交通大学
汉威科技集团股份有限公司
长园深瑞继保自动化有限公司
北京市劳动保护科学研究所
中国科学院声学研究所
候选人孙建海 王海容 任红军 王 文 朱小锋 崔大付 陈 锐 张小水 陈 兴 张艳妮
项目简介    化工废气、工业锅炉尾气及突发性爆炸与火灾等带来的环境污染已严重危害人们的身心健康,因此,自“十二五”以来,中央和地方各级政府相继出台了严格的环保举措,毒害气体现场监测是环境保护实施中的关键一环。混合气体间的交叉干扰导致现有气体检测技术普遍存在准确性差、灵敏度低等技术瓶颈,难以满足环境监测及工业分析等战略性应用需求。为此,本项目创新性地开发出具有强大分离能力的微型色谱技术,及微型金属氧化物纳米气体传感器(MicroMOS)、微型光离子化检测器(MiniPID)及微型热导检测器(μTCD)等系列高灵敏微型气体检测技术,并以微色谱为核心,根据应用需求选择性集成高灵敏检测器,成功研制出系列气体检测仪,实现环境毒害气体广谱、准确、高灵敏现场快速检测,突破了现有技术瓶颈。 主要技术创新点: 一、提出了微小面积内实现超高分离效率的色谱新技术,研制出微体积、微功率、快速、高分辨率的新型色谱柱芯片,突破了传统色谱存在的大体积、高功耗及分析时间长等瓶颈,从根本上抑制气体组分的交叉干扰,实现复杂环境气体快速、准确检测。 二、突破了新型高灵敏MicroMOS气体传感结构、微纳集成工艺及实效性等关键技术,研制出可批产、低功耗、高灵敏的微纳气体传感器件,并与微色谱集成,开发出手持式EGC-100乙烷辨识仪,关键指标达国际领先水平,实现了国产替代。 三、创新性研制了微型三电极喷嘴式MiniPID传感器件,解决了电子复合率高及电磁噪声大的技术难题,并在国内首次与微色谱集成开发出便携式MicroGC-PID检测仪,其检测范围、灵敏度、重复性等关键指标均达到国际领先水平,打破了国际垄断。 四、创新性开发了一种复合强支撑梁中央悬空式四臂流线型μTCD,解决了传统结构死体积过大及热噪声大的技术难题,将现有检测灵敏度指标提高了一个数量级,并与微色谱集成,在国内首次研制出便携式MicroGC-μTCD检测仪,其气体检出限、基线噪声、定量重复性等性能达到国际先进水平。 本项目获授权发明专利30项,实用新型4项,参与编撰专著3部,发表高水平论文68篇(含SCI论文45篇),制(修)订标准6项(已颁布3项)。所研制的微色谱、检测器及便携式检测仪均填补了国内空白,总体达到国际先进水平,并已成功应用于室内环境空气、工业废气及电力变压器故障在线监测等领域,提高了我国环境污染监测与安全生产水平,产生了重大的经济和社会效益。近三年在汉威、长园等企业推广应用,产生直接经济效益超过4.7亿元。

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