一种免前处理过程的大气细颗粒物采样装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于环保技术领域，具体为一种免前处理过程的大气细颗粒物采集装置

【技术实现步骤摘要】
一种免前处理过程的大气细颗粒物采样装置


[0001]本专利技术属于环保
，具体涉及一种免前处理过程的大气细颗粒物采集装置
。

技术介绍

[0002]大气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称，各种颗粒状物质均匀地分散在空气中从而构成一个相对稳定且巨大的悬浮系统
。
其中广泛受到关注的细颗粒物即
PM2.5
是指大气中空气动力学当量直径小于或等于
2.5
微米的颗粒物，由于可吸入人肺故被称为可入肺细颗粒物，它的直径还不到人的头发丝粗细的
1/20
，是汽车尾气排放
、
火力发电
、
工业生产等过程中经过燃烧而排放的残留物，且大多含有重金属
、
芳香族化合物等有毒物质
。
尽管
PM2.5
只是地球大气成分中微量的组分，但
PM2.5
粒径小，富含大量的有毒
、
有害物质，且在大气中的停留时间长
、
输送距离远
,
故其对人体健康
、
地球温室效应等有重要的影响
。
为了对大气细颗粒物进行研究，研究人员会对大气细颗粒物进行一定时长的采集并进行处理
、
分析，通常采用的采集方式为主动采集方式，即使用泵将大气细颗粒物吸收并吸附在一种介质上，通常采用的介质包括石英膜
、
特氟龙膜等
。
然而，这种方法不可避免将带来繁杂的前处理过程，研究人员需要将膜剪碎
、
有机溶剂萃取
、
超声
、
浓缩
、
过滤
、
色谱柱提纯等一系列操作，如果是长期定时采样（半年
、
一年甚至三年），这些重复的操作将消耗大量的人力以及物力，且在此过程中极可能过度损失样品中的检测组分，造成监测数据上的偏差以及不稳定
。
故对于大气细颗粒物的采集，亟需一种前处理便利
、
价格低廉
、
重复性好且自动化程度高的采集装置以解决大气细颗粒物采集及处理过程繁杂的科研难题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种价格低廉
、
重复性好且自动化程度高的免前处理过程的大气细颗粒物采样装置，以解决大气细颗粒物采集及处理过程繁杂的技术难题
。
[0004]本专利技术提供的免前处理过程的大气细颗粒物采集装置，其结构参见图1所示，具体包括：碰撞式
PM2.5
过滤器
1、
颗粒物采集瓶
2、
浮子流量计
3、
定时真空泵
4、
二甲基乙酰胺溶剂
5、
超声清洗机
6、
馏分自动供给
/
收集一体泵
7、
自动馏分收集器8；其中：所述碰撞式
PM2.5
过滤器1与颗粒物采集瓶2的进气口通过配套管路连接（比如采用
16
毫米钢管加
18
毫米导电硅胶管连接）；所述颗粒物采集瓶2的上部设有出气口，该出气口通过管道依次与浮子流量计3和定时真空泵4连接；定时真空泵4用于将大气样品进入颗粒物采集瓶2中；浮子流量计3用于控制大气样品进入颗粒物采集瓶2中的流量；所述超声清洗机6中道内腔加有液面高度为
10
‑
15cm
的超纯水；所述颗粒物采集瓶2悬空于超声清洗机6内腔中；所述颗粒物采集瓶2的中部位置处和低部分别设有管路与自动供给
/
收集一体泵7连接；自动供给
/
收集一体泵7一方面将所述二甲基乙酰胺溶剂5通过一管路注入颗粒物采
集瓶2中，另一方面通过另一管路收集颗粒物采集瓶2中经过二甲基乙酰胺溶剂5吸收溶解的大气样品；所述自动供给
/
收集一体泵7通过管路与自动馏分收集器8连接；所述二甲基乙酰胺溶剂5通过自动供给
/
收集一体泵7的上部管路注入颗粒物采集瓶（2）中，在采样结束后，通过自动供给
/
收集一体泵7收集至自动馏分收集器
8。
[0005]在使用该系统对实际大气样品进行采样过程中，原始大气样品通过碰撞式
PM2.5
过滤器（1）将空气动力学当量直径小于或等于
2.5
微米的大气细颗粒物筛选出来；具体流程如下：（1）在采样前，馏分自动供给
/
收集一体泵7在设定的时间下通过底部管路向颗粒物采集瓶2底部添加设定体积（根据采样时间需调整体积，
10
‑
20
毫升为采样半天的推荐体积）的二甲基乙酰胺（液相色谱级别）溶剂5；（2）在采样时，定时真空泵4启动，其抽力以浮子流量计3控制，使得大气样品以1至
12.5 升
/
分钟的流速吸入颗粒物采集瓶2内部；此时颗粒物采集瓶2中在气压差的作用下，在瓶内产生温和的漩涡气流，气流中的
PM2.5
与颗粒物采集瓶中的二甲基乙酰胺试剂5发生碰撞并被吸附，由于该试剂高性能的萃取能力，
PM2.5
的有机组分将被二甲基乙酰胺试剂萃取并溶解于该试剂当中，以达到在线萃取的效果；（3）在采样过程中，超声清洗机6每隔一段时间（比如为4‑8分钟）进行连续超声震荡一次（例如为
20
‑
30
分钟），以确保细颗粒物中的有机物物质能被有机溶剂充分萃取并溶解；（4）在到达设定的采样时间时，定时真空泵4停止工作，以免对收集样品过程造成干扰；馏分自动供给
/
收集一体泵7将颗粒物采集瓶2中的样品收集并转移到自动馏分收集器8中；（5）随后向颗粒物采集瓶2底部添加设定体积溶剂（一般为
10
‑
15
毫升）；定时真空泵4继续工作，开始下一周期的采样，并循环以上步骤
。
[0006]本专利技术设计的免前处理过程的大气细颗粒物采集装置，可取代传统的膜样品对大气细颗粒物进行采集，并省去膜样品膜剪碎
、
有机溶剂萃取等一系列的前处理过程，极大解放了人力
、
节省了物力，同时减少样品前处理过程中以及转移过程中带来的损失
。
此外，本装置实现了自动化采样并收集，只要设定采样时间以及采样周期，装置可以进行自动化大气细颗粒物采样
。
同时，由于采用特定的有机溶剂，该溶剂能直接注射进色谱当中且不损害色谱柱，使得该装置可与气相质谱
、
液相色谱联用，为日后人工智能化大气细颗粒物在线有机物检测的实现奠定了基础，有望广泛应用于环境监测及健康风险评估当中
。
[0007]本专利技术的有益效果在于：（1）本装置可实现以有机溶剂作为介质进行大气细颗粒物的采样，免去传统膜采样膜剪碎
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种免前处理过程的大气细颗粒物采集装置，其特征在于，具体包括：碰撞式
PM2.5
过滤器（1）
、
颗粒物采集瓶（2）
、
浮子流量计（3）
、
定时真空泵（4）
、
二甲基乙酰胺溶剂（5）
、
超声清洗机（6）
、
馏分自动供给
/
收集一体泵（7）
、
自动馏分收集器（8）；其中：所述碰撞式
PM2.5
过滤器（1）与颗粒物采集瓶（2）的进气口通过配套管路连接；所述颗粒物采集瓶（2）的上部设有抽气口，该抽气口通过管道依次与浮子流量计（3）和定时真空泵（4）连接；定时真空泵（4）用于将大气样品进入颗粒物采集瓶（2）中；浮子流量计（3）用于控制大气样品进入颗粒物采集瓶（2）中对流量；所述超声清洗机（6）中道内腔加有液面高度为
10
‑
15cm
的超纯水；所述颗粒物采集瓶（2）悬空于超声清洗机（6）内腔中；超声清洗机（6）通过定时超声振荡使颗粒物采集瓶（2）中大气样品细颗粒物中的有机物物质能被有机溶剂充分萃取并溶解；所述颗粒物采集瓶（2）的中部位置处和底部分别设有管路与自动供给
/
收集一体泵（7）连接；自动供给
/
收集一体泵（7）一方面将所述二甲基乙酰胺溶剂（5）通过一管路注入颗粒物采集瓶（2）中，另一方面通过另一管路收集颗粒物采集瓶（2）中经过二甲基乙酰胺溶剂（5）吸收溶解的大气样品；所述自动供给
/
收集一体泵（7）通过管路与自动馏分收集器（8）连接；所述二甲基乙酰胺溶剂（5）通过自动供给
/
收集一体泵（7）的上部管路注入颗粒物采集瓶（2）中，在采样结束后，通过馏分自动供给
/
收集一体泵（7）收集至自动馏分收集器（8）
。2.
根据权利要求1所述的免前处理过程的大气细颗粒物采集装置，其特征在于，在对实际大气样品进行采样过程中，原始大气样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建民，熊海平，尚晓娜，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：