一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置及方法制造方法及图纸

本公开公开了一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置及方法，装置包括：恒温室，用于为有机物的蒸发提供恒定温度；瓶，包括瓶本体、第一管路和第二管路，瓶本体为顶部盖有瓶塞的封闭瓶体，第一管路的一端插入所述瓶本体内，并向瓶本体的底部延伸，另一端用于与气溶胶源连接；第二管路的一端与所述瓶本体的顶部连通，形成瓶的出口管路；所述瓶固定于所述恒温室内。有机物通过加热蒸发产生有机物蒸汽，有机物蒸汽遇到种子气溶胶颗粒物会发生凝结，均匀包裹于种子气溶胶的表面，从而形成被有机物包裹的气溶胶颗粒物。

A device and method for encapsulating organic matter on the surface of aerosol particles

The present disclosure discloses a device and method for encapsulating organic matter on the surface of aerosol particulate matter. The device includes: a constant greenhouse for providing a constant temperature for evaporation of organic matter; a bottle, including a bottle body, a first pipeline and a second pipeline, is a closed bottle body with a stopper capped on the top, and one end of the first pipeline is inserted into the bottle body and extends to the bottom of the bottle body. The other end is used to connect with the aerosol source; one end of the second pipeline is connected with the top of the bottle body to form an outlet pipeline of the bottle; the bottle is fixed in the constant greenhouse. Organic matter vapor is produced by heating and evaporation. When organic matter vapor encounters seed aerosol particles, it will condense and evenly encapsulate the surface of seed aerosol, thus forming aerosol particles encapsulated by organic matter.

【技术实现步骤摘要】
一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置及方法
本公开属于二次气溶胶研究领域，具体涉及一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置及方法，用于将各种有机物包裹到气溶胶颗粒物表面，模拟有机物在气溶胶颗粒物表面的分布，以用于气溶胶表面化学反应的实验室研究。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。随着经济的高速发展，我国出现了城市和区域性大气颗粒物污染现象，有机气溶胶成为大气污染控制的关键污染物和控制的难点，迫切需要研究有机气溶胶的形成以及大气演化过程。大气气溶胶是分散在大气中的细微的液态或固态微粒，是一个主要的环境问题。大气中的气溶胶会降低大气能见度，吸收和反射太阳辐射而影响辐射收支平衡，与云相互作用从而直接或者间接的影响气候变化，另外对人类最直接的影响是气溶胶的健康效应。气溶胶按其来源可以分为一次气溶胶(以颗粒物直接排放到大气中)和二次气溶胶(SOA，在大气中由一次污染物经化学转化而生成)。二次有机气溶胶(SOA)在全球天气和气候变化中起着重要的作用，是大气环境的主要污染物之一。SOA引发了一系列环境问题：形成烟雾，降低能见度；散射吸收太阳光，影响全球气温分布；影响云和降水过程从而影响全球气候变化。种子气溶胶在SOA的生成过程中起着至关重要的作用。一方面，种子气溶胶为大气化学反应提供凝结表面，通过气、固两相的分配作用生成SOA。此外，种子气溶胶中的各组分还能与大气中其他有机物发生反应，改变大气痕量气体平衡和气溶胶的理化性质，对SOA的生成产生影响。同时，种子气溶胶自身的特性，也会影响生成SOA的整体理化性质。外场观测发现，大气中的气溶胶表面通常含有一层被有机物覆盖的表面，这其中包含了水溶液可溶性及不溶性有机物。这些物质可以在颗粒物的表面形成一层分子膜，从而改变了种子气溶胶的性质。被有机物包裹的大气气溶胶颗粒对大气化学及云微物理学有着重要的影响。这层有机物薄膜会抑制气溶胶颗粒物气相和颗粒相之间的质量传递，改变了种子气溶胶本身的性质，从而对SOA的生成产生一定的影响。此外，具有表面活性的有机分子也可包裹到种子气溶胶颗粒物的表面，形成反胶束结构，表面活性分子将亲水端朝向液相核芯而疏水长链指向大气，这一分子结构的形成对于研究界面化学反应具有重要的意义。烟雾箱模拟实验被广泛应用于研究大气气溶胶的形成机制及其在大气中的转化、降解机制。专利技术人发现，在生成SOA的实验室模拟研究中，将种子气溶胶表面包裹一层有机物是实验进行中的一个难点。传统的实验中，将有机物和种子气溶胶同时通入烟雾箱反应器中，通过扩散作用混合生成有机物包裹的种子气溶胶，该方法无法使种子气溶胶与有机物充分混合，且在反应器中包裹有机物的颗粒物损失较大。而且通过该种有机物扩散法包裹的种子气溶胶粒径大小不一，不利于挑选出所需粒径范围的种子气溶胶颗粒。此外，对于半挥发及难挥发性性有机物来说，在烟雾箱反应器内，更难实现有机蒸汽与颗粒物的均匀混合。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本公开的目的是提供一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置及方法。本公开的专利技术人通过对种子气溶胶及被包裹有机物的种子气溶胶的理化性质原理的研究发现，有机物通过加热蒸发产生有机物蒸汽，有机物蒸汽遇到种子气溶胶颗粒物会发生凝结，均匀包裹于种子气溶胶的表面，从而形成被有机物包裹的气溶胶颗粒物。为了解决以上技术问题，本公开的技术方案为：一方面，本公开提供了一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置，包括：恒温室，用于为有机物的蒸发提供恒定温度；瓶，包括瓶本体、第一管路和第二管路，瓶本体为顶部盖有瓶塞的封闭瓶体，第一管路的一端插入所述瓶本体内，并向瓶本体的底部延伸，另一端用于与气溶胶源连接；第二管路的一端与所述瓶本体的顶部连通，形成瓶的出口管路；所述瓶固定于所述恒温室内。第二方面，本公开提供了一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的系统，包括：气溶胶发生装置，用于产生所需的种子气溶胶气流；上述用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置，通过所述第一管路与所述气溶胶发生装置连接；所述第一管路上设置有阀门和/或流量计。第三方面，本公开提供了一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的方法，包括如下步骤：向瓶本体中加入所需包裹的有机物液体至设定液位，在恒定加热温度下产生有机物蒸汽，向瓶本体内有机物液体表面以上通入种子气溶胶气流，使种子气溶胶气流在瓶本体内自下向上流动，并从瓶本体的顶部流出，得到表面包裹有有机物的气溶胶颗粒物气流。本公开的有益效果为：恒温室控制瓶中的有机物液体的温度恒定，在瓶本体中产生的有机物的浓度一定，当种子气溶胶自瓶本体的底部向上运动过程中，一方面很容易与有机物混合均匀，由于种子气溶胶中的固体颗粒在瓶体内的停留时间基本相同，使得种子气溶胶的固体颗粒表面包覆的有机物层的厚度较为均匀；第二方面，可以通过控制种子气溶胶气流的流速和恒温室的温度，调节种子气溶胶的固体颗粒表面包覆的有机物层的厚度，以适应试验研究要求。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开的实施例1的气溶胶颗粒物表面包裹装置的结构示意图；图2为本公开的实施例2的气溶胶颗粒物表面包裹系统的整体结构示意图；图3为1.5L/min流速下，在60℃，80℃，100℃温度下，将油酸有机蒸汽包裹到100nmNaCl种子气溶胶表面的粒径谱图；图4为1.5L/min流速下，在60℃，80℃温度下，将油酸有机蒸汽包裹到120nmNaCl种子气溶胶表面的粒径谱图；图5为不同流速下(0.8L/min，1.5L/min，3L/min)80℃温度时，油酸有机蒸汽包裹到100nmNaCl种子气溶胶表面的粒径谱图；其中：1、瓶，2、置物架，3、加热装置，4、流量计，5、恒温室，6、开关，7、温度设置界面，8、排水口。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例1如图1所示，一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置，包括：恒温室5，用于为有机物的蒸发提供恒定温度；以保证瓶内的有机物蒸汽的浓度一定，进而保证种子气溶胶的固体颗粒表面的有机物层的厚度。恒温室5的壳体外侧可以设置有开关6和温度设置界面7，用于调节恒温室5中的温度。瓶1，包括瓶本体、第一管路和第二管路，瓶本体为顶部盖有瓶塞的封闭瓶体，第一管路的一端插入所述瓶本体内，并向瓶本体的底部延伸，第一管路的出口端与瓶本体出口的距离为20cm，另一端用于与气溶胶源连接；气溶胶源产生的气溶胶流体通入至瓶本体的底部，有机物液位以上，并自下向上流动，在流动过程中可与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置，其特征在于：包括：恒温室，用于为有机物的蒸发提供恒定温度；瓶，包括瓶本体、第一管路和第二管路，瓶本体为顶部盖有瓶塞的封闭瓶体，第一管路的一端插入所述瓶本体内，并向瓶本体的底部延伸，另一端用于与气溶胶源连接；第二管路的一端与所述瓶本体的顶部连通，形成瓶的出口管路；所述瓶固定于所述恒温室内。

【技术特征摘要】
1.一种用于气溶胶颗粒物表面包裹有机物的装置，其特征在于：包括：恒温室，用于为有机物的蒸发提供恒定温度；瓶，包括瓶本体、第一管路和第二管路，瓶本体为顶部盖有瓶塞的封闭瓶体，第一管路的一端插入所述瓶本体内，并向瓶本体的底部延伸，另一端用于与气溶胶源连接；第二管路的一端与所述瓶本体的顶部连通，形成瓶的出口管路；所述瓶固定于所述恒温室内。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述恒温室为水浴恒温室或油浴恒温室或电加热恒温室。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：恒温室包括内壳体、外壳体、置物架和加热装置，内壳体和外壳体均为上端开口的筒状结构，内壳体套合于外壳体内部，内壳体内的底部设置所述置物架，外壳体内的底部设置加热装置，加热装置位于内壳体的下方。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：置物架上设置夹紧结构或具有一定深度的槽体。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述瓶包括膨大段和恒径段，膨大段构成瓶的底部，形成有机物液体盛放室；恒径段的一端与膨大段连通，另一端设置开口，开口盖合瓶塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜林，姜晓彤，徐丽，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37