用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的富集解析装置、检测设备及检测方法制造方法及图纸

本申请提供了一种用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的富集解析装置，包括：管体，解析管；管体，管体两侧分别为进样口和出气口；在所述颗粒物的进样方向上，在所述管体内部依次设置有滤膜、导磁膜片和支撑结构；解析管，其一侧焊接于所述管体的侧表面，其另一侧沿所述管体径向向外延伸；在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构、所述解析管设置在所述管体的不同位置上。该电磁加热方式可实现加热元件与石英滤膜的面与面接触式升温，保证了热解析阶段的高效解析效率。整个装置结构紧凑，体积较小，在石英主管侧端只采用一个解析支管对热解析的样品进行后续处理分析，死体积较小。死体积较小。死体积较小。

【技术实现步骤摘要】
用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的富集解析装置、检测设备及检测方法


[0001]本申请属于环境监测
，涉及一种用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的富集解析装置、检测设备及检测方法。

技术介绍

[0002]近年来大气细颗粒物(PM2.5)污染依旧是我国空气治理改善关注的重点。细颗粒物不仅会通过吸收或散射太阳光影响大气能见度产生直接气候效应，对云凝结核、降水的形成等产生间接气候效应，还会影响人类健康。大气颗粒物的化学组成较为复杂，主要包括碳质组分、有机物质、水溶性离子、微量元素组分等。大气碳组分(主要是OC、EC)作为大气PM2.5的重要组成部分，已占到PM2.5质量浓度的10
‑
70％，其对大气能见度有重要影响。有机物作为大气颗粒物分子水平层面的物质种类，其测量结果对颗粒物的精细化管控具有重要意义。
[0003]目前对大气颗粒物中OCEC以及有机物的前处理方法大致相似，大都基于物质的滤膜采集
‑
热分解方法进行富集。离线采集
‑
实验室分解分析流程复杂，时间分辨率低，不能实时反映大气组分变化。在线测量方法主要有时间分辨率高、自动化、节省人力和时间成本、实时反映大气组分等优点。针对具体监测设备来说，颗粒物的测量装置大为不同。颗粒有机物在线富集装置一般是以不锈钢为材质，但有机物粘性太大易附着在内壁上导致测量不完全，因此一般需进行内部钝化特殊处理，该操作在很大程度上无疑增加了设备的成本且拉长了设备集成时间。OCEC在线采集解析设备一般采用石英材质，该材质内壁活性点位低，在使用时一般无需进行钝化，但在高温解析时一般采用缠绕在石英管外壁的加热丝、加热圈或者加热棒模块对内置在石英管的滤膜进行高温解析，该电阻式加热以及基于二级热传导的滤膜升温方式较慢，易导致滤膜表面加热不均匀从而无法保证OCEC的精准解析与监测。
[0004]现有的装置主要存在以下问题：例如，模块化低，通用性低，成本高，目前各大厂家对大气颗粒物进行采集解析各有一套富集解析装置，特别是对有机物的富集模块还需钝化处理，增加了成本。热解析阶段升温慢，解析效率低，目前对滤膜的高温热解析基本采用加热丝缠绕管外壁或者自制的加热模块对管进行加热，该加热方式是基于传统电阻式加热以及二级热传导对滤膜进行升温，即加热丝产生的热量通过管外壁再将其带至滤膜，该加热方式效率低，发热慢，损耗大，且无法保证对滤膜表面的均匀加热。使用在大气颗粒化学组分监测系统中特别是需要600℃才能热解析的硫酸盐等物质以及需要将滤膜加热至850℃将OCEC碳组分物质进行解析时，该加热方式升温效率较低，过高的加热温度使得电阻式加热方式热滞后较大，不易精确控温，可能会导致解析不充分，测量不完全，且电阻丝容易因高温老化而烧断，使用寿命较短。

技术实现思路

[0005]本申请在颗粒物采集解析设备方面进行优化，设计了一种石英材质的颗粒物富集
解析一体化装置。基于石英材质的采集部件不需要对其内部进行钝化预处理，减少了前期的准备时间以及仪器成本，此外采用电磁直接加热方式对采样后的滤膜进行快速升温，保证了颗粒物质的有效解析。整个装置模块集成度较高，成本较低、结构紧凑，适用性较高，既可作为富集解析模块用于大气颗粒有机物监测系统中，也可作为采集解析炉应用在大气OCEC监测设备中。此外也可作为公共采集模块应用在大气颗粒化学组分测量网中，即使用一种采集装置对大气颗粒物化学物质进行富集、解析与后续分析，在同一采集条件下对大气颗粒物化学特性的监测与分析是认识大气颗粒物，了解污染物形成与老化机理，追溯污染物来源的重要途径。
[0006]本申请技术方案如下：
[0007]1.一种用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的富集解析装置，包括：
[0008]管体，解析管；
[0009]管体，管体两侧分别为进样口和出气口；
[0010]在所述颗粒物的进样方向上，在所述管体内部依次设置有滤膜、导磁膜片和支撑结构；
[0011]解析管，其一侧焊接于所述管体的侧表面，其另一侧沿所述管体径向向外延伸；
[0012]在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构、所述解析管设置在所述管体的不同位置上。
[0013]2.根据项1所述的富集解析装置，
[0014]所述富集解析装置还包括电磁加热控制板，其与感应线圈连接，且所述感应线圈设置在管体外侧并缠绕在导磁膜片和滤膜相对应管体的外部。
[0015]3.根据项1所述的富集解析装置，
[0016]在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构设置在所述解析管的下游；
[0017]优选地，所述支撑结构和所述解析管之间的距离与所述管体总长度的比值为(0.3
‑
0.7):3；
[0018]进一步优选地，所述解析管与所述进样口之间的距离与所述管体总长度的比值为(0.5
‑
1.3):3。
[0019]4.根据项1所述的富集解析装置，
[0020]在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构设置在所述解析管的上游；
[0021]优选地，所述支撑结构和所述解析管之间的距离与所述管体总长度的比值为(0.3
‑
0.7):3；
[0022]进一步优选地，所述解析管与所述进样口之间的距离与所述管体总长度的比值为(1
‑
1.7):3。
[0023]5.根据项1所述的富集解析装置，
[0024]所述富集解析装置还包括内衬，所述内衬设于管体内部且位于进样口与所述滤膜之间。
[0025]6.根据项1所述的富集解析装置，
[0026]所述富集解析装置还包括贴片温度传感器，所述贴片温度传感器位于管体外侧靠近所述滤膜，且背向管体有解析管的一侧。
[0027]7.根据项1所述的富集解析装置，
[0028]管体两侧使用第一O圈进行密封，优选地，所述第一O圈的材质为氟橡胶或者聚四氟乙烯；
[0029]解析管使用第二O圈进行密封，优选地，所述第二O圈的材质为聚酰亚胺材质。
[0030]8.根据项1所述的富集解析装置，
[0031]所述滤膜为石英滤膜。
[0032]9.根据项1所述的富集解析装置，
[0033]所述导磁膜片为金属钨片、金属钼片、铁硅片或铁镍片。
[0034]10.一种用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的检测设备，包括项1
‑
9任一项所述的富集解析装置，分流部件。
[0035]11.根据项10所述的检测设备，还包括：
[0036]用于检测大气颗粒物中C8
‑
C40挥发性范围内有机物的装置和/或用于检测颗粒物中碳质组分的装置和/或用于检测颗粒物中离子组分的装置；
[0037]优选地，
[0038]用于检测大气颗粒物中C8
‑
C40挥发性范围内有机物的装置包括有机物聚焦部件、GCMS检测器；
[0039]用于检测大气颗粒物中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的富集解析装置，其特征在于，包括：管体，解析管；管体，管体两侧分别为进样口和出气口；在所述颗粒物的进样方向上，在所述管体内部依次设置有滤膜、导磁膜片和支撑结构；解析管，其一侧焊接于所述管体的侧表面，其另一侧沿所述管体径向向外延伸；在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构、所述解析管设置在所述管体的不同位置上。2.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，所述富集解析装置还包括电磁加热控制板，其与感应线圈连接，且所述感应线圈设置在管体外侧并缠绕在导磁膜片和滤膜相对应管体的外部。3.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构设置在所述解析管的下游；优选地，所述支撑结构和所述解析管之间的距离与所述管体总长度的比值为(0.3
‑
0.7):3；进一步优选地，所述解析管与所述进样口之间的距离与所述管体总长度的比值为(0.5
‑
1.3):3。4.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构设置在所述解析管的上游；优选地，所述支撑结构和所述解析管之间的距离与所述管体总长度的比值为(0.3
‑
0.7):3；进一步优选地，所述解析管与所述进样口之间的距离与所述管体总长度的比值为(1
‑
1.7):3。5.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，所述富集解析装置还包括内衬，所述内衬设于管体内部且位于进样口与所述滤膜之间。6.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，所述富集解析装置还包括贴片温度传感器，所述贴片温度传感器位于管体外侧靠近所述滤膜，且背向管体有解析管的一侧。7.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，管体两侧使用第一O圈进行密封，优选地，所述第一O圈的材质为氟橡胶或者聚四氟乙烯；解析管使用第二O圈进行密封，优选地，所述第二O圈的材质为聚酰亚胺材质。8.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，所述滤膜为石英滤膜。9.根据权利要求1所述的富集解析装置，其特征在于，所述导磁膜片为金属钨片、金属钼片、铁硅片或铁镍片。10.一种用于大气颗粒物化学组分及其浓度测量的检测设备，其特征在于，包括权利要求1
‑
9任一项所述的富集解析装置，分流部件。11.根据权利要求10所述的检测设备，其特征在于，还包括：
用于检测大气颗粒物中C8
‑
C40挥发性范围内有机物的装置和/或用于检测颗粒物中碳质组分的装置和/或用于检测颗粒物中离子组分的装置；优选地，用于检测大气颗粒物中C8
‑
C40挥发性范围内有机物的装置包括有机物聚焦部件、GCMS检测器；用于检测大气颗粒物中碳质组分的装置包括OCEC氧化炉、OCEC还原炉、FID检测器；用于检测大气颗粒物中离子组分的装置包括毛细管进样管与质谱仪；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜玥萱，曾立民，胡素娟，敖小强，
申请(专利权)人：北京雪迪龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：