现场检测气溶胶粒子浓度的方法及其检测仪技术

一种现场检测气溶胶粒子浓度的方法，其特征在于主要步骤包括：　　　　（１）、将管状探头置于含气溶胶粒子的气流中，管状探头内有一个正高压电极和一个负高压电极金属丝，两电极之间形成至少一个电晕场；　　　　（２）、含气溶胶粒子的气流通过上述电晕场，使气流中至少有部分待测气溶胶粒子在电晕场带上负电荷；　　　　（３）、在电晕场，带负电荷的气溶胶粒子沉积在正高压电极上；　　　　（４）、检测与正高压电极连接的电路内出现的电流或电压的变化数据；　　　　（５）、将检测数据与标准的或常规的检测方法进行对比标定，得到此方法中电流或电压的变化与气溶胶粒子浓度之间的关系曲线或经验公式；根据上述关系曲线或经验公式，得到气溶胶粒子的浓度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气溶胶粒子的检测方法及其检测装置。
技术介绍
气溶胶粒子是指悬浮在大气或空气中的直径从不足1微米到上百微米的固体或液体粒子。一般是自然产生(如火山爆发和沙尘暴)或人为活动的结果。后者的成份可大致分为三类硫酸盐气溶胶，生物质燃烧气溶胶和化石燃料燃烧产生的黑烟。气溶胶对人类生活的影响极大。大多数空气污染都与气溶胶相关。不论是热电厂产生的成吨计的烟尘，还是数以万计的机动车排放的烟雾，以及餐厅烹调产生的油烟气溶胶，都会对人们的呼吸和循环系统造成损害。以后者为例，当烹饪温度达到230-280℃时，油烟中就可能产生致癌物质.。据台湾卫生署分析，台湾家庭主妇患肺癌的比例居高不下，主要原因即是长期处于烹调油烟污染的环境。南京市调查发现，人群中51.6％的肺鳞癌和61.0％的肺腺癌的发生归因于家庭油烟污染。所以控制人为活动中气溶胶的产生，净化含有害气溶胶的空气是人类为自身健康所必须付出的努力。但为了较好地完成这一系统工程，需先找到能准确快速地检测或监测气溶胶浓度的方法和手段，同时研制出使用方便，可靠性高的设备。这是环保领域当务之急的课题之一。但到目前为止，还没有能适用于大多数气溶胶的普适性检测技术。人们只能针对不同的气溶胶研究出不同的检测方法，而且这些方法大多较复杂，检测周期较长，通常是现场采样，然后带回实验室进行处理和分析，不能在现场立即得到结果，很不方便。以烹饪油烟气溶胶的检测为例，由于饮食习惯的差异，国外对相关研究兴趣不大。尚未开发出现场检测油烟气溶胶浓度的设备。美国专利(申请号5,849,596)提出了一种测定食用油油烟浓度的方法，即先加热确定量的食用油到一定温度，再用硫酸吸收产生的油烟，再通过已制定好的色谱-浓度标示对照确定酸液中溶解的油烟凝结物浓度，最后换算成所测油烟雾浓度。这种方法的准确性不会很高，色谱-浓度标示制作难度大，不太适用于现场快速检测。国内对饮食业烹饪油烟的排放标准和测量手段已颁布了一套试行法规(GB18483-2001，2002年1月1日实行)。该方法是先用特别的采样机在规定的条件下对油烟雾采样，让含油烟雾的气流通过装有不锈钢丝网滤芯的采集头以截留微小的油烟气溶胶颗粒，然后将收集了油烟的滤芯取出放于盛有四氯化碳溶剂的容器中，在超声波作用下让油烟凝结物溶解，将溶有油烟凝结物的溶剂移入比色管中定容，最后用红外分光光度法测出其油烟含量，再换祘成所测的油烟浓度。整个过程一般需数天时间，这对于需现场快速获得检测结果的情况(如环保局人员到餐厅检测油烟排放是否合乎标准)显然不太适用。此外，由于油烟气溶胶颗粒的惯性比气体分子的惯性大得多。因此，为保证测量的准确性，该方法要求等速采样，这使得采样机的结构变得十分复杂，成本上升，而工作可靠性则降低。四氯化碳的致癌性也使得分析人员心存顾虑。非食用油(如煤焦油，木焦油，矿物油和天然沥青等)受热产生的油烟雾会造成严重的室外环境污染。以沥青油烟雾为例，凡加工，制造和使用沥青，煤炭，石油及含沥青的物质，在加热和燃烧的过程中均会产生成分复杂的沥青油烟气溶胶，由于严重污染空气，国家已规定了严格的排放标准(GB16297-1996)。现有污染源为80mg/m3，新污染源为40mg/m3。目前对这类油烟雾浓度的检测仍缺少完备的手段。中国专利(申请号02221112)提出一种检测样品中沥青含量的仪器，是将样品在仪器的燃烧室中燃烧，用电子天平测量反应物后计算出相应沥青含量。该设备并不适合检测沥青油烟气溶胶浓度。再以总悬浮颗粒物(TSP)或烟尘的检测为例，常规的方法是抽取一定体积的空气通过已恒重的滤膜或滤筒，气流中的气溶胶粒子被阻留在膜上或筒中，由采样前后的重量差及采样体积，可计算出TSP或烟尘浓度(如果有水分，需加热烘干后在称量)。对于可吸入尘(飘尘，IP)，也可采用前述重量差法。此外，还有压电晶体振荡法和β射线吸收法。后者是通过测定清洁滤带(未采尘)和采尘滤带对射线吸收程度的差异来测量采尘量的，由于含尘空气的体积已知，故可计算出IP的浓度。从近年来这方面公开的专利看，快速检测或监测TSP，IP或烟尘的技术发展较快，但大体趋势仍然集中在两个方向。一是利用气溶胶粒子对各种光线(可见光，红外光，激光等)的作用(阻挡，吸收，漫反射等)，通过测量光线照射前后的变化来获取气溶胶浓度的信息。如英国专利(中国申请号02804173)，中国专利(申请号02232672)，中国专利(申请号01136683)，美国专利(中国申请号99103172)，美国专利(中国申请号97119085)，中国专利(申请号93211786)，中国专利(申请号91202747)，中国专利(申请号01254195)，中国专利(申请号96114134)和中国专利(申请号94202316)。这一类方法的局限是，当检测或监测环境较恶劣时(如烟道气流腐蚀性强，水汽量大，粘性油烟浓度大)，检测误差增大，甚至仪器很快就会失效或损坏。另一发展方向是β射线吸收法的优化或改进。如中国专利(申请号02200914)，中国专利(申请号99205791)和中国专利(申请号02238238)。除了由前一类方法的局限外，β射线源的价格和安全也会造成一些问题。考虑到气溶胶粒子对人体健康危害程度的不同，有时还需测定粒子大小的分布。粒子粒径的分布有两种表示方式，一是不同粒径的数目分布，一是不同粒径的重量浓度分布。前者可用光散射式粒子计数器测定。后者可用根据撞击捕获原理制成的采样器分级捕集不同粒径范围的气溶胶粒子，再用称重法测定浓度分布。一般来讲，这些设备多较贵，检测过程复杂，检测周期也长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种新的适合于大多数气溶胶粒子浓度的现场检测气溶胶粒子浓度的方法及其检测仪，解决研制一种现场快速检测或长期监测气溶胶粒子浓度的方法和相关设备；并解决由此技术方便地得到气溶胶粒子粒径浓度分布状况的问题。本专利技术的技术方案这种现场检测气溶胶粒子浓度的方法，其特征在于主要步骤包括(1)、将管状探头置于含气溶胶粒子的气流中，管状探头内有一个正高压电极和一个负高压电极金属丝，两电极之间形成至少一个电晕场；(2)、含气溶胶粒子的气流通过上述电晕场，使气流中至少有部分待测气溶胶粒子在电晕场带上负电荷；(3)、在电晕场，带负电荷的气溶胶粒子沉积在正高压电极上；(4)、检测与正高压电极连接的电路内出现的电流或电压的变化数据；(5)、将检测数据与标准的或常规的检测方法进行对比标定，得到此方法中电流或电压的变化与气溶胶粒子浓度之间的关系曲线或经验公式；根据上述关系曲线或经验公式，得到气溶胶粒子的浓度。本专利技术现场检测气溶胶粒子浓度的检测仪，其特征在于检测仪包括管状探头和与管状探头连接的检测仪主机；管状探头包括以下部件一个绝缘的管状外壳；套在管状外壳内的金属管状正高压电极；与管状外壳内壁固定、并设于正高压电极两端的两个支柱；直接在两支柱之间、并置于绝缘外壳中轴线的负高压电极金属丝和金属弹簧，沉积电极；检测仪主机包括正高压电极接线与负高压电极接线之间的回路中连接变压器、整流电路、调压器、直流低压电源；与沉积电极正高压接线连接的检测回路，该回路包括串联的电阻、连接电阻两端的放大电路、与放大电路连接的中央芯片、显示屏、与中央芯片连接的电源电路和输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种现场检测气溶胶粒子浓度的方法，其特征在于主要步骤包 括： (1)、将管状探头置于含气溶胶粒子的气流中，管状探头内有一个正高压电极和一个 负高压电极金属丝，两电极之间形成至少一个电晕场； (2)、含气溶胶粒子的气流通过上述电晕场，使气流中至少有部分待测气溶胶粒子在 电晕场带上负电荷； (3)、在电晕场，带负电荷的气溶胶粒子沉积在正高压电极上； (4)、检测与正高压电极连接的电路内出现的电流或电压的变化数据； (5)、将检测数据与标准的或常规的检测方法进行对比标定，得到此方法中电流或电 压的变化与气溶胶粒子浓度之间的关系曲线或经验公式；根据上述关系曲线或经验公式，得 到气溶胶粒子的浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何宗彦，
申请(专利权)人：何宗彦，
类型：发明
国别省市：