管式无泵型采样器制造技术

本发明专利技术涉及一种采样器，具体为一种管式无泵型采样器，其目的在于提供一种体积小、操作简便、安全可靠的管式无泵型采样器。本发明专利技术的具体技术方案为：它由套筒、扩散管、铜网、活性炭组成，铜网内衬于扩散管中，活性炭填充于铜网内，扩散管一端封闭，另一端设置有扩散管盖；扩散管套装在一端封闭的套筒内，扩散管两端设置有定位凸环，套筒未封闭的一端内设有与扩散管定位凸环相配合的定位凸环，扩散管上均匀设置有扩散孔。本发明专利技术的有益效果为：其采样速率、吸附容量、样品稳定性等都能达到良好的效果；本发明专利技术在微型化、节能化和便携化方面的巨大潜力，为其在环境监测、职业卫生、卫生防疫等众多领域的应用提供了广阔的前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采样器，具体为一种管式无泵型采样器。技术背景目前测定空气中苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯等的含量普遍使用的一种仪器 是主动式采样器，即有泵式采样器，通过抽气动力采集溶媒中气态或蒸汽态污 染物，其优点是可以准确的测定一定体积的空气中化学物质的含量；其缺点 是不适合于连续长时间(8h)的采样；需要抽气泵作为抽气动力，需要消耗 一定的电源；体积大，携带不方便。正是由于主动采样器的一些缺点的存在，使得人们需要研制一种新型的采 样仪器来克服以上的缺点，而这种新型的采样器要求具有不需要动力、简便易 携带、可以长时间采样(8h)、操作简便的特点，被动式采样恰恰符合了这样的 一种趋势，它基于分子扩散原理或渗透原理采集溶媒中气态或蒸汽态污染物的 一种采样方法，这种采样器具有体积小、质量轻、操作简便、易维护和安全可 靠的特点。其基本原理是根据费克扩散定律，物质分子在空气中沿着浓度梯度而运动， 即由高浓度向低浓度扩散，其质量传递速度与物质的浓度梯度、分子扩散系数 及扩散层的截面积成正比，与扩散层的长度成反比。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种体积小、质量轻、操作简便、易维护和安全可 靠的管式无泵型采样器。为了更好的实现本专利技术目的，本专利技术人对管式无泵型采样器进行了认真研究研究方法(以苯乙烯为例)如下-(1) 仪器和试剂岛津2010气相色谱仪，微量注射器，气体采样器，管 式无泵型采样器，风速计，温湿度计，二硫化碳(分析纯，中国成都科龙化工 试剂厂)，苯乙烯(色谱纯，美国NewJersey公司)。(2) 气柜中气体的配制配气柜为毒理学气体染毒柜，成分为聚乙烯塑 料，形状为柱状的结构，柱高1.5m，直径l.Om，容积为1.2m3。在配气柜中加 入一定量的苯乙烯液体，加热挥发完全后，在配气柜中形成一定浓度的苯乙烯气体，分别于l、 2、 4、 6、 8h取出100ml气体进行测定，根据气体浓度标准曲 线计算1、 2、 4、 6、 8h时气柜中气体平均浓度分别为196.5、 203.2、 198.6、 205.2、 195.3mg/m3，结果表明气柜中苯乙烯气体浓度随着时间的延长没有变化。(3) 采样器的性能评价在配气柜中配制一定浓度的气体之后，将采样 器从密封袋中取出，将扩散层部分伸出外壳暴露于空气，放入配气柜中，记录 温度、湿度、风速等环境条件，暴露一段时间后，收回采样器，将吸附层部分 縮进外壳中密封固定，放入密封袋中保存，并记录采样时间，样品送到实验室 分析。(4) 苯乙烯的测定采样后，打开采样器后盖，将活性炭倒入10ml带塞 试管中，加2ml的二硫化碳，3(TC超声解吸30min，取解吸液lpl气相色谱进行 分析。1、 扩散层厚度及扩散层面积的确定设计被动式采样器测定空气中苯乙烯的含量，就要求知道苯乙烯的相关指 数，即苯乙烯的扩散系数(D): 7.01cm2/s，以及扩散层的面积的计算公式(A= 扩散孔数X单孔面积)，还有扩散层的厚度(L)。因此，在具体设计的时候，D、 L使其满足以下要求理论采样流量=DA/L》25ml/s，即要求A/L的比值^ 3.57，在设计采样器的时候，我们只要确定了厚度或者面积，就可以确定另外一 个因素，两者适当调整比例达到最佳。在配器柜中配制大约200mg/m3的标准气体，放入6个采样器和6个扩散面 积减半的采样器，采样4个小时后取出，按照上述研究方法测定，结果正常的 采样器吸附的物质质量为3.22mg,扩散面积减半的采样器吸附的物质质量为 1.67mg，说明了扩散层的面积在决定采样器的吸附能力方面有较大作用，因此 在设计的时候要注意保证扩散层的面积可以满足被动式采样器的采样流量的要 求。最终确定扩散管厚度为0.15cm，扩散孔的数量为100个，单孔直径为O.lcm。2、 吸附剂的选择理想的固体吸附剂应该具有良好的机械强度、稳定的理化性质、足够强的 吸附能力、容易解吸和价格较低特点。固体吸附剂的吸附作用， 一种是物理性 吸附，靠分子间的作用力，但是吸附性较弱，易在物理因素下，使吸附的分子 解吸。另一种是化学吸附，靠的是化学的亲合力作用，吸附性较强，不易在物理因素的作用下解吸。常用的吸附剂主要有活性碳、硅胶和高分子多孔微球等， 这些物质不仅具有大的外表面，而且还有更大的内表面。活性碳属于非极性吸附剂，吸附非极性和弱极性的有机气体和蒸汽，而且 吸附容量大，吸附能力强，吸附水很少，而且吸附了少量的水也不会影响它的 能力，吸附的水也会被非极性和弱极性的物质所取代，因此，活性碳很适合采 集有机气体和蒸汽的混合物。苯乙烯属于非极性有机气体，根据以上所述我们 选择活性碳，作为苯乙烯的吸附剂。我们选择活性炭作为吸附剂，就要考虑到 活性炭的一些因素(1)活性炭的颗粒大小多少目合适？ (2)活性炭的量多少 毫克？活性炭的颗粒越小，同样质量的活性炭的表面积越大，吸附效率越高， 但是其制作困难，活性炭的数量越多越好，但同时带来的是解吸的困难和体积 太大，不易实现易携带优点，因此我们在设计的时候要考虑到这些问题。(1) 活性炭颗粒大小的确定在配器柜中配制大约200mg/rr^的标准气体，放 入6个采样器内装0.7g颗粒大小为2.0-3.0mm活性炭和6个内装0.7g颗粒大小 为0.4-0.8mm活性炭，采样4个小时后取出，按照上述研究方法测定，结果 2.0-3.0mm的采样器吸附的物质质量为2.35mg， 0.4-0.8mm的采样器吸附的物质 质量为3.15mg，说明了颗粒小的活性炭的吸附能力较强，本采样器使用直径 0.4-0.8mm活性炭为吸附剂。(2) 活性炭数量的确定在配器柜中配制大约200mg/m3的标准气体，放入 6个采样器内装0.7g颗粒大小为0.4-0.8mm活性炭和6个内装0.5g颗粒大小为 0.4-0.8mm活性炭，采样4个小时后取出，按照上述研究方法测定，结果内装0.7g 采样器吸附的物质质量为3.18mg，内装0.5g采样器吸附的物质质量为3.06mg， 说明了活性炭的数量对于采样器的采样流量没有影响，但是对高浓度气体，活 性炭往往易达到饱和影响吸附容量，故本采样器使用0.7g活性炭。最终确定活性炭颗粒大小为0.4-0.8mm，共0.7克。本专利技术的具体技术方案为管式无泵型采样器，它由套筒、扩散管、作为 挡风层的铜网、作为吸附剂的活性炭组成，铜网内衬于扩散管中，活性炭填充 于铜网内，扩散管一端封闭，另一端设置有扩散管盖，活性炭可通过扩散管盖 装入、倒出扩散管，易于更换，以便采样器重复利用；扩散管套装在一端封闭 的套筒内，扩散管两端设置有扩散管定位凸环，套筒未封闭的一端内设有与扩 散管定位凸环相配合的套筒定位凸环，将扩散管伸出套筒时，位于套筒里端的 扩散管定位凸环与套筒定位凸环相配合，二者不易脱落，将扩散管推入套筒时，位于套筒外端的扩散管定位凸环与套筒定位凸环相配合，密封保存；扩散管上 均匀设置有扩散孔。所述的扩散孔的总面积/扩散管厚度的比值》3. 57。为实现扩散孔的总面积/扩散管厚度的比值^3. 57，所述的扩散管厚度为 0. 15cm，扩散孔的数量为100个，单孔直径为0. lcm。所述的铜网为一层200目的铜网，其功能有2个， 一是起到防止吸附剂外 漏，由于扩散孔的直径过本文档来自技高网...

【技术保护点】
管式无泵型采样器，它由套筒（１）、扩散管（２）、作为挡风层的铜网（３）、作为吸附剂的活性炭（５）组成，铜网（３）内衬于扩散管（２）中，活性炭（５）填充于铜网（３）内，其特征是，扩散管（２）一端封闭，另一端设置有扩散管盖（８）；扩散管（２）套装在一端封闭的套筒（１）内，扩散管（２）两端设置有扩散管定位凸环（６），套筒（１）未封闭的一端内设有与扩散管定位凸环（６）相配合的套筒定位凸环（７）；扩散管（２）上均匀设置有扩散孔（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵华，尹洪银，
申请(专利权)人：山东省职业卫生与职业病防治研究院，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]