本发明专利技术公开了一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，用于分粒径的颗粒物或病毒的采集，该采样器包括：入口端，用以按粒径分割和输入载有被采集颗粒物或病毒的气体；混合器，用以将水蒸汽与所述入口端输入的所述气体均匀混合，以产生高湿度的气溶胶；温控冷凝管，连接于所述混合器的输出端，以对所述气溶胶进行急速降温而使所述水蒸气在颗粒物表面冷凝增加所述颗粒物的粒径，所述温控冷凝管具有温控装置，以在所述急速降温过程中控制所述水蒸气的温度；收集器，连接于所述温控冷凝管的输出端，将所述温控冷凝管生成的颗粒物水雾通过漩涡流和冲击进行收集。本发明专利技术的采样器成本低且收集效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源与环境
，尤其涉及一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器（A High Flow and Multi-application Aerosol to Hydrosol Air Sampler，简称ATHAS）及其采样方法。
技术介绍
PM2.5是现今环境污染问题的焦点，因此对PM2.5的监测和采样成为重要课题。国内，计划在5年之内，在全国338各地级城市设立PM2.5监测点，因此相关技术的市场潜力巨大。且工业污染源监测设备的应用，到2015年，污染源监测设备行业的产值将超过100亿美元。同时，对于病毒，例如SARS和禽流感病毒的采样，也具有重要的意义。然而，现有技术的通过过滤和压缩实现PM2.5采集的采样器，具有以下的缺点：1.非常高的操作成本，用于过滤和采集颗粒物的滤膜成本较高，常在100美元以上；2.操作效率低，采样效率低，例如SKC的采样器（Biosampler），对小粒径的病毒或颗粒，例如30-100nm的，其采样效率小于10%，然而，空气传播的SARS病毒大约是80-90nm。3.通常需要对样品进行繁复的后期处理。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的为提供一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，以解决现有技术存在的成本高、效率低和繁复的后期处理的技术问题。本专利技术的另一目的在于提供一种采样方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，用于分粒径的颗粒物或病毒的采集，该采样器包括：入口端，用以按粒径分割并输入载有被采集颗粒物或病毒的气体；混合器，用以将水蒸汽与所述入口端输入的所述气体均匀混合，以产生高湿度的气溶胶；温控冷凝管，连接于所述混合器的输出端，以对所述气溶胶进行急速降温而使所述水蒸气在颗粒物表面冷凝增加所述颗粒物的粒径，所述温控冷凝管具有温控装置，以在所述急速降温过程中控制所述水蒸气的温度；收集器，连接于所述温控冷凝管的输出端，将所述温控冷凝管生成的颗粒物水雾通过漩涡流和冲击进行收集。一种采样方法，用于分粒径的颗粒物或病毒的采集，包括步骤：S1：按粒径分割并输入载有被采集颗粒物或病毒的气体；S2：将水蒸汽与所述气体均匀混合，以产生高湿度的气溶胶；S3：对所述高湿度的气溶胶进行急速降温而使所述水蒸气在颗粒物表面冷凝增加所述颗粒物的粒径，且在所述急速降温过程中控制所述水蒸气的温度；S4：将所述步骤S3生成的颗粒物水雾通过漩涡流和冲击进行收集。本专利技术的有益效果在于，本专利技术的采样器及采样方法，可实现对气溶胶和水溶胶的转换，保留颗粒物本身的可溶和不可溶部分的相对比例，采样样本无需后处理，可直接用于多种化学组分分析（如离子，金属，有机物等）和毒理性分析（如细胞毒性分析和动物注射实验），和对空气生物气溶胶的组分进行分析。本专利技术可大大减少传统滤膜采样器的繁复的后处理时间和物力人力，实现直接甚至在线多种组分分析。并且，本专利技术的采样器是便携式的多功能的采样器。附图说明图1为本专利技术实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器的示意图。图2为本专利技术实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器的收集器的俯视示意图。图3为图2中A-A剖视示意图。图4为本专利技术实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器中的锥形管示意图。图5为本专利技术实施例的采样方法的流程图。附图标记说明：1 混合器11 蒸汽发生器110 不锈钢毛细管12 蠕动泵2 温控冷凝管21 风扇22 微型制冷系统3 收集器31 流量控制装置32 真空泵33 抽取装置34 顶部35 中部36 底部37 出口38 法兰39 锥形管391 竖直部392 弧面部393 锥部4 颗粒物切割头具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。本专利技术实施例的采样方法，可通过本专利技术实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器来实现。本专利技术实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，可以通过本专利技术实施例的采样方法进行采样。本专利技术的采样器是一种创新多功能的便携式空气悬浮粒子PM2.5及病毒采样器。下面的说明以PM2.5颗粒物为例，但本专利技术并不局限于此。下面先具体介绍本专利技术优选实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器。如图1所示，本专利技术实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器（以下简称采样器），主要由四部分组成，即颗粒物切割头4、混合器1、温控冷凝管2和收集器3。此外，本专利技术实施例的采样器，还包括电子控制模块，用以控制整个采样器的运行及运行参数，包括但不限于各元件内的温度参数、流量参数、流速参数、压力参数等。电子控制模块还包括硬件模块，加热、冷却控制和样本自动转换系统等。为了保证采样过程的快速有效，本专利技术的采样器是整体密闭的结构，因此，除了颗粒物正常通过的路径外，颗粒物切割头4与混合器1之间、混合器1与温控冷凝管2之间、温控冷凝管2与收集器3之间均是密闭连接，进入采样器中的载有待采集颗粒物的气体，除采样器的出口37之外，不会从其他连接处泄漏出去。以下分别介绍上述四个部分：一、颗粒物切割头颗粒物切割头4设置在采样器的入口端，采样器的入口端用以输入载有被采集颗粒物的气体（主要是空气），在入口端可连接有颗粒物切割头，以对总悬浮颗粒物（Total Suspended Particulate，TSP），PM10，PM2.5或PM1等不同粒径的颗粒物进行收集。其中PM10是通常的直径小于10微米的可吸入颗粒物，包括被风沙扬起的尘土、花粉和霉菌等；其中PM2.5可称为“可入肺颗粒物”，直径小于2.5微米，成分包括燃烧产生的粒子、有机物和金属元素等。颗粒物切割头4设置特定大小的入口，以使粒径大于设定直径的颗粒物不能进入采样器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，用于分粒径的颗粒物或病毒的采集，其特征在于，该采样器包括：入口端，用以按粒径分割和输入载有被采集颗粒物或病毒的气体；混合器，用以将水蒸汽与所述入口端输入的所述气体均匀混合，以产生高湿度的气溶胶；温控冷凝管，连接于所述混合器的输出端，以对所述气溶胶进行急速降温而使所述水蒸气在颗粒物表面冷凝增加所述颗粒物的粒径，所述温控冷凝管具有温控装置，以在所述急速降温过程中控制所述水蒸气的温度；收集器，连接于所述温控冷凝管的输出端，将所述温控冷凝管生成的颗粒物水雾通过漩涡流和冲击进行收集。
【技术特征摘要】
1.一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，用于分粒径的颗粒物
或病毒的采集，其特征在于，该采样器包括：
入口端，用以按粒径分割和输入载有被采集颗粒物或病毒的气体；
混合器，用以将水蒸汽与所述入口端输入的所述气体均匀混合，以产生
高湿度的气溶胶；
温控冷凝管，连接于所述混合器的输出端，以对所述气溶胶进行急速降
温而使所述水蒸气在颗粒物表面冷凝增加所述颗粒物的粒径，所述温控冷凝
管具有温控装置，以在所述急速降温过程中控制所述水蒸气的温度；
收集器，连接于所述温控冷凝管的输出端，将所述温控冷凝管生成的颗
粒物水雾通过漩涡流和冲击进行收集。
2.如权利要求1所述的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，其中
所述收集器具有四根锥形管，所述四根锥形管具有一定弯曲度并按照一定角
度排列，引导所述温控冷凝管输出的颗粒物水雾以漩涡方式进入所述收集器，
并使所述颗粒物水雾撞击所述收集器内壁形成水溶胶以进行收集。
3.如权利要求1或2所述的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，
其中所述采样器还包括可替换的设置在所述入口端的颗粒物切割头，不同的
颗粒物切割头用于不同粒径的颗粒物的采集。
4.如权利要求3所述的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，其中
所述颗粒物为TSP，PM10，PM2.5或PM1。
5.如权利要求2所述的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，其中
所述混合器中蒸汽发生器为温控加热水箱，或为配置有不锈钢毛细管的加热
管。
6.如权利要求1所述的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，其中
所述混合器内的温度控制在100-150度，所述温控冷凝管内的温度控制在
5-10度。
7.如权利要求1所述的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，其中
所述收集器的顶部具有法兰，...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁治，林志泉，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81
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