痕量有机气体预处理设备及处理方法技术

本发明专利技术涉及气体分析技术领域，具体而言，涉及一种痕量有机气体预处理设备及处理方法。设备包括除水装置、除二氧化碳装置、流量控制装置、加热控制装置、制冷装置、捕集装置、多位选择阀、多通双位阀及捕集阱控制阀。捕集装置包括第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘、第二冷盘及捕集阱。多位选择阀、除水装置、多通双位阀、捕集阱控制阀及捕集阱通过气体管路依次相连，多通双位阀还与除二氧化碳装置相连，捕集阱与加热控制装置通过导线相连。流量控制装置位于除水装置与多位选择阀之间，或与捕集阱控制阀相连。制冷装置的冷端与第一冷盘相连，且制冷装置的冷端、捕集装置均经保温材料包裹。该设备能够提高痕量有机气体分析的灵敏度和准确度。

【技术实现步骤摘要】
痕量有机气体预处理设备及处理方法
本专利技术涉及气体分析
，具体而言，涉及一种痕量有机气体预处理设备及处理方法。
技术介绍
痕量有机气体是指在空气中浓度极低(低于10-12)的有机气体物质，其种类繁多,部分痕量有机气体在大气中的存在时间久，并且具有较强的温室效应，有些气体物质(含氯、溴等卤原子)甚至会破坏臭氧层，进而影响环境或人类健康。痕量有机气体的挥发性极强，有些气体的沸点在-120℃以下，对此，通常只能采用低温环境结合吸附剂的方式对其进行捕集。但是目前的预处理装置难以对上述挥发性极强且浓度极低的气体进行高效捕集，且没有办法去除其他干扰性气体，从而导致无法进行定量测定或者测量精度低。另外，即使有些预处理装置能够实现上述气体物质的富集，但是装置较为复杂(需要真空仓等装置)，且分析时间极长，导致系统的分辨率较低，无法满足实时测量的需求。另外，传统痕量有机气体预处理装置使用的制冷系统中含有卤代烃冷媒，会干扰相应的大气中该种低浓度卤代烃的测定。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供了一种痕量有机气体预处理设备及处理方法。该预处理设备能够在去除干扰气体的同时实现痕量气体的有效富集，且提高了痕量气体的测量精度和分辨率。本专利技术一方面，提供一种痕量有机气体预处理设备，其包括除水装置、除二氧化碳装置、流量控制装置、加热控制装置、制冷装置、捕集装置、多位选择阀、多通双位阀及捕集阱控制阀；所述捕集装置包括第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘、第二冷盘及捕集阱；所述捕集阱包括两个直管部分和连接它们的弯管部分，所述弯管部分设有绝缘层，所述第一热电偶的测温探头位于绝缘层内并紧贴于所述弯管部分；所述第二热电偶的测温探头位于所述冷盘被所述弯管部分环绕的区域，且所述弯管部分及所述第二热电偶的测温探头夹于所述第一冷盘与所述第二冷盘之间；所述多位选择阀、除水装置、多通双位阀、捕集阱控制阀及捕集阱通过气体管路依次相连，所述多通双位阀还通过气体管路与所述除二氧化碳装置相连，所述捕集阱与所述加热控制装置通过导线相连；所述流量控制装置连接在所述除水装置与所述多位选择阀之间，或与所述捕集阱控制阀相连；所述制冷装置的冷端与所述第一冷盘相连，且所述制冷装置的冷端、所述捕集装置均经保温材料包裹。在一些实施方式中，所述多位选择阀、多通双位阀及捕集阱控制阀均为多通道切换阀；所述多位选择阀用于控制载气或样品气体的进出；所述多通双位阀用于接通或隔断所述除水装置与除二氧化碳装置；所述捕集阱控制阀通过气体管路与分析系统相连接。在一些实施方式中，所述捕集阱控制阀为多位六通阀。在一些实施方式中，所述预处理设备中还包括电磁阀，所述电磁阀与所述捕集阱控制阀之间通过气体管路相连。在一些实施方式中，所述捕集阱的形状为L形、U形或V形，弯管部分设于转角处。在一些实施方式中，所述除水装置选自高氯酸镁吸收管或Nafion干燥管。在一些实施方式中，所述除二氧化碳装置选自碱石灰干燥管或填充有分子筛的吸附管。本专利技术一方面，还提供一种根据上述所述的预处理设备处理痕量有机气体的方法，其包括以下步骤：富集：通过制冷装置将捕集阱温度降温至第一预设温度，通过流量控制装置控制样品气体的流量，并使其依次经过除水装置及除二氧化碳装置后，在捕集阱中富集；除杂：通入载气对捕集阱进行吹扫，并通过加热控制装置将捕集阱的温度升温至第二预设温度；解吸：通过加热控制装置将捕集阱的温度升温至第三预设温度，使得样品气体解吸后进入分析仪器进行检测。在一些实施方式中，所述第一预设温度为-100℃以下，所述第二预设温度为-80℃以上，所述第三预设温度为100℃以上。在一些实施方式中，当除二氧化碳装置选自填充有分子筛的吸附管时，所述除杂步骤中还包括在所述除二氧化碳装置中通入载气对其进行反向吹扫的步骤。有益效果：本专利技术提供的痕量有机气体预处理设备通过单个捕集阱即可实现痕量有机气体的有效富集。而且将制冷装置的冷端与冷盘直接相连，提高了制冷效率。同时，除水装置、除二氧化碳装置及加热装置的配合使用能够对样品气体中的水汽和二氧化碳等杂质气体进行有效去除，解决了气体管路中残留气体的干扰问题，从而提高了样品气体后续分析的灵敏度和准确度。另外，在进行样品气体分析的同时，捕集阱能够快速降温至初始低温，并进行下一轮的采样工作，充分降低了单次分析的时长，提高了分析效率。而且在该预处理设备中无需使用真空仓等真空系统，降低了设备的复杂度，提高了集成度和便携性。且不使用卤代烃冷媒，在对含有卤代烃的痕量气体进行监测时不会产生干扰。进一步地，在处理痕量有机气体的方法中增加除杂步骤能够防止杂质气体的干扰，提高系统定性和定量分析的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例中痕量有机气体预处理设备连接关系示意图；图2为本专利技术一个实施例中痕量有机气体预处理设备中捕集装置的正面透视结构示意图；图3为本专利技术一个实施例中使用图1所示的设备进行气体富集工艺流程的示意图；图4为本专利技术一个实施例中使用图1所示的设备进行吹扫除杂工艺流程的示意图；图5为本专利技术一个实施例中使用图1所示的设备进行加热解吸工艺流程的示意图；图6为本专利技术另一个实施例中痕量有机气体预处理设备连接关系示意图；；图7为本专利技术一个实施例中使用图6所示的设备进行气体富集工艺流程的示意图；图8为本专利技术一个实施例中使用图6所示的设备进行吹扫除杂工艺流程的示意图；图9为本专利技术一个实施例中使用图6所示的设备进行加热解吸工艺流程的示意图；图中：1-除水装置；2-除二氧化碳装置；3-流量控制装置；4-加热控制装置；5-制冷装置；6-捕集装置；61-第一热电偶；62-第二热电偶；63-第一冷盘；64-第二冷盘；65-捕集阱；7-多位选择阀；8-多通双位阀；9-捕集阱控制阀；10-第一气体管路；11-第二气体管路；12-第三气体管路；13-第四气体管路；14-第五气体管路；15-第六气体管路；151-三通；16-电磁阀。具体实施方式现将详细地提供本专利技术实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本专利技术。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本专利技术进行多种修改和变化而不背离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。因此，旨在本专利技术覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本专利技术的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种痕量有机气体预处理设备，其特征在于，包括除水装置、除二氧化碳装置、流量控制装置、加热控制装置、制冷装置、捕集装置、多位选择阀、多通双位阀及捕集阱控制阀；/n所述捕集装置包括第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘、第二冷盘及捕集阱；/n所述捕集阱包括两个直管部分和连接它们的弯管部分，所述弯管部分设有绝缘层，所述第一热电偶的测温探头位于绝缘层内并紧贴于所述弯管部分；/n所述第二热电偶的测温探头位于所述冷盘被所述弯管部分环绕的区域，且所述弯管部分及所述第二热电偶的测温探头夹于所述第一冷盘与所述第二冷盘之间；/n所述多位选择阀、除水装置、多通双位阀、捕集阱控制阀及捕集阱通过气体管路依次相连，所述多通双位阀还通过气体管路与所述除二氧化碳装置相连，所述捕集阱与所述加热控制装置通过导线相连；/n所述流量控制装置连接在所述除水装置与所述多位选择阀之间，或与所述捕集阱控制阀相连；/n所述制冷装置的冷端与所述第一冷盘相连，且所述制冷装置的冷端、所述捕集装置均经保温材料包裹。/n

【技术特征摘要】
1.一种痕量有机气体预处理设备，其特征在于，包括除水装置、除二氧化碳装置、流量控制装置、加热控制装置、制冷装置、捕集装置、多位选择阀、多通双位阀及捕集阱控制阀；
所述捕集装置包括第一热电偶、第二热电偶、第一冷盘、第二冷盘及捕集阱；
所述捕集阱包括两个直管部分和连接它们的弯管部分，所述弯管部分设有绝缘层，所述第一热电偶的测温探头位于绝缘层内并紧贴于所述弯管部分；
所述第二热电偶的测温探头位于所述冷盘被所述弯管部分环绕的区域，且所述弯管部分及所述第二热电偶的测温探头夹于所述第一冷盘与所述第二冷盘之间；
所述多位选择阀、除水装置、多通双位阀、捕集阱控制阀及捕集阱通过气体管路依次相连，所述多通双位阀还通过气体管路与所述除二氧化碳装置相连，所述捕集阱与所述加热控制装置通过导线相连；
所述流量控制装置连接在所述除水装置与所述多位选择阀之间，或与所述捕集阱控制阀相连；
所述制冷装置的冷端与所述第一冷盘相连，且所述制冷装置的冷端、所述捕集装置均经保温材料包裹。


2.根据权利要求1所述的痕量有机气体预处理设备，其特征在于，所述多位选择阀、多通双位阀及捕集阱控制阀均为多通道切换阀；
所述多位选择阀用于控制载气或样品气体的进出；
所述多通双位阀用于接通或隔断所述除水装置与除二氧化碳装置；
所述捕集阱控制阀通过气体管路与分析系统相连接。


3.根据权利要求2所述的痕量有机气体预处理设备，其特征在于，所述捕集阱控制阀为多位六通阀。


4.根据权利要求1～3任一项所述的痕量有机气体预处...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建信，姚波，于海波，许伟光，胡运兴，伊丽颖，
申请(专利权)人：北京大学，华纳创新北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11