Determination of Methane Dissolved in Water Using Metal-Oxide Sensors

M. Yu. Yablokov; Яблоков М. Ю.; A. A. Vasiliev; Васильев А. А.; R. V. Gainutdinov; Гайнутдинов Р. В.; A. V. Sokolov; Соколов А. В.

doi:10.31857/S0044450223020159

Определение растворенного в воде метана с помощью металлооксидных сенсоров

Авторы: Яблоков М.Ю.¹, Васильев А.А.², Гайнутдинов Р.В.³, Соколов А.В.⁴
Учреждения:
1. Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук
2. Курчатовский комплекс физико-химических технологий НИЦ “Курчатовский институт”
3. Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” Российской академии наук
4. ООО “НИИИТ”
Выпуск: Том 78, № 3 (2023)
Страницы: 268-273
Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Статья получена: 31.01.2025
URL: https://snv63.ru/0044-4502/article/view/650167
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044450223020159
EDN: https://elibrary.ru/FUVBNX
ID: 650167

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предложен метод определения растворенного метана в воде с использованием системы детектирования на основе трубчатой селективной мембраны, проницаемой для летучих органических веществ и непроницаемой для жидкой воды. Очищенный воздух пропускается через мембранную трубку, погруженную в воду. Воздух внутри трубки насыщается растворенным в воде газом, который диффундирует через стенку трубки. В прошедшем через мембранную трубку воздухе определяется концентрация метана с помощью полупроводникового металлооксидного сенсора. Оценены предел обнаружения метана и время отклика системы.

Ключевые слова

: метан, растворенный в воде, металлооксидный сенсор, гидрофобная пористая мембрана.

Список литературы

Коган В.Т., Антонов А.С., Лебедев Д.С., Власов С.А., Краснюк А.Д. Прямое масс-спектрометрическое определение метана и его летучих гомологов в воде // Журнал технической физики. 2011. Т. 83. № 3. С. 132. (Kogan V.T., Antonov A.S., Lebedev D.S., Vlasov S.A., Krasnyuk A.D. Direct mass-spectrometric determination of methane and its homologues in water // Russ. J. Tech. Phys. 2013. V. 83. № 3. P. 132.)
Коган В.Т., Лебедев Д.С., Павлов А.К., Чичагов Ю.В., Антонов А.С. Портативный масс-спектрометр для прямого контроля газов и летучих соединений в пробах воздуха и воды // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 3. С. 105. (Kogan V.T., Lebedev D.S., Pavlov A.K., Chichagov Yu.V, Antonov A.S. A portable mass spectrometer for direct monitoring of gases and volatile compounds in air and water samples // Instruments and Experimental Techniques. 2011. V. 54. № 3. P. 390.)
Kampbell D.H., Vandegrift S.A. Analysis of dissolved methane, ethane, and ethylene in ground water by a standard gas chromatographic technique // J. Chromatogr. Sci. 1998. T. 36. № 5. C. 253.
Drozdova S., Ritter W., Lendl B., Rosenberg E. Challenges in the determination of petroleum hydrocarbons in water by gas chromatography (hydrocarbon index) // Fuel. 2013. V. 113. P. 527.
Lu W., Chou I. M., Burruss R. C. Determination of methane concentrations in water in equilibrium with sI methane hydrate in the absence of a vapor phase by in situ Raman spectroscopy // Geochim. Cosmochim. Acta. 2008. V. 72. №. 2. P. 412.
Gonzalez-Valencia R., Magana-Rodriguez F., Gerardo-Nieto O., Sepulveda-Jauregui A., Martinez-Cruz K., Walter Anthony K., Baer D., Thalasso F. In situ measurement of dissolved methane and carbon dioxide in freshwater ecosystems by off-axis integrated cavity output spectroscopy // Environ. Sci. Technol. 2014. V. 48. № 19. P. 11421.
Boulart C., Mowlem M.C., Connelly D.P., Dutasta J.P., German C.R. A novel, low-cost, high performance dissolved methane sensor for aqueous environments // Optics Express. 2008. V. 16. № 17. P. 12607.
Cadena-Pereda R.O., Rivera-Muñoz E.M., Herrera-Ruiz G., Gomez-Melendez D.J., Anaya-Rivera E.K. Automatic carbon dioxide-methane gas sensor based on the solubility of gases in water // Sensors. 2012. V. 12. № 8. P. 10742.
Kamieniak J., Randviir E.P., Banks C.E. The latest developments in the analytical sensing of methane // Trends Anal. Chem. 2015. V. 73. P. 146.
Егоров А.И., Казаченко В.П., Рогачев А.В., Яблоков М.Ю. Динамика начальных стадий формирования покрытий политетрафторэтилена и их свойства // Журн. физ. химии. 2002. Т. 76. № 11. С. 2085. (Egorov А.I., Kazachenko V.P., Rogachev A.V., Yablokov M.Yu. The dynamics of the initial stages of formation of polytetrafluoroethylene coatings and their properties // Russ. J. Phys. Chem. 2002. V. 76. № 11. P. 1898.)
Vasiliev A., Pavelko R., Gogish-Klushin S., Kharitonov D., Gogish-Klushina O., Pisliakov A., Sokolov A., Samotaev N., Guarnieri V., Zen M., Lorenzelli L. Sensors based on technology “nano-on-micro” for wireless instruments preventing ecological and industrial catastrophes / Sensors for Environment, Health and Security / Ed. Baraton M.-I. Springer, 2009. P. 205.
Kravets L.I., Gilman A.B., Yablokov M.Yu., Shchegolikhin A.N., Mitu B., Dinescu G. Properties of poly(ethylene terephthalate) track membrane with a polymer layer obtained by electron beam dispersion of polytetrafluoroethylene in vacuum // High Temp. Mat. Proc. 2015. V. 19. P. 121.
Кравец Л.И., Яблоков М.Ю., Гильман А.Б., Щеголихин А.Н., Миту Б., Динеску Г. Микро- и нанофлюидные диоды на основе трековой мембраны из полиэтилентерефталата // Химия высоких энергий. 2015. Т. 49. № 5. С. 410. (Kravets L.I., Yablokov M.Yu., Gilman A.B., Shchegolikhin A.N., Mitu B., Dinescu G. Micro and nanofluidic diodes based on track-etched poly(ethylene terephthalate) membrane // High Energy Chemistry. 2015. V. 49. № 5. P. 367.)
Kravets L., Gainutdinov R., Gilman A., Yablokov M., Satulu V., Mitu B., Dinescu G. Morphology and wettability of polytetrafluoroethylene-like films deposited onto track-etched membrane surface in vacuum // Plasma Phys. Technol. 2018. V. 5. P. 110.
Kravets L.I., Gilman A.B., Yablokov M.Yu., Altynov V.A., Zagonenko V.F. Composite membranes with the hydrophobic and hydrophilic layers // J. Phys.: Confer. Ser. 2018. V. 982. Article 012010.
Kravets L., Yarmolenko M., Gainutdinov R., Yablokov M., Altynov V., Lizunov N. Fabrication of composite membranes for water desalination by electron-beam deposition of a polytetrafluoroethylene-like coating on the surface of track-etched membrane // High Temp. Mater. Processes. 2020. V. 24. № 4. P. 239.
Кравец Л.И., Гильман А.Б., Яблоков М.Ю., Алтынов В.А., Орелович О.Л. Формирование композитных мембран, содержащих гидрофобные полимерные слои, методом электроннолучевого диспергирования в вакууме // Химия высоких энергий. 2016. Т. 50. № 6. С. 485. (Kravets L.I., Gil’man A.B., Yablokov M.Y., Altynov V.A., Orelovitch O.L. Formation of composite membranes containing hydrophobic polymer layers by electron-beam sputter deposition // High Energy Chemistry. 2016. V. 50. № 6. P. 460.)
Vasiliev A.A., Yablokov M.Y., Sokolov A.V. Prototype system for the detection of volatile hydrocarbons in water // Proceedings. 2018. V. 2. P. 734.
Haynes W.M., Lide D.R., Bruno T.J. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC press, 2017.