【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境检测领域，涉及一种大气中oh自由基的在线测量装置和方法。
技术介绍
1、大气中存在着各种氧化还原反应，是大气污染问题(例如大气灰霾污染、臭氧污染)的重要成因之一，以灰霾污染为例，研究表明超过70％的颗粒污染物来自二次化学转化过程，而羟基(oh)自由基是日间大气中主要的氧化剂，oh自由基直接驱动了大气中的气态污染物(例如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等)向二次无机污染物和二次有机污染物的转化。因此探索oh自由基的来源与浓度特征对于理解中国大气灰霾污染乃至全球的大气污染情况都有重要的意义。
2、由于oh自由基的高氧化活性，oh自由基在大气中的浓度很低、寿命很短(只有几秒钟)，oh自由基大气环境中的浓度在日间约为106分子/cm3～107分子/cm3，在夜间约为～105分子/cm3，大多数时间oh浓度不足1ppt，如此低的浓度给oh自由基的检测带来了巨大的挑战。目前对oh的在线测量手段主要有化学电离质谱(cims)和激光诱导荧光(lif)。cims测量受到样品中的ho2影响，在高氮氧化物浓度时需要进行矫正；lif在大气外场观测中可以较为稳定的测量污染天气下的oh自由基，但是其低压设计可能引入干扰。这两种仪器测量流程复杂繁琐且造价昂贵。其他方法例如水杨酸捕集法、电子自旋共振法、差分吸收光谱法等由于实际操作复杂等原因而不适用于在线连续观测。
3、因此，对于在线连续oh自由基的测量是一个很大的挑战，具有重要需求。亟需开发一种操作简单、性价比高、在线连续测量oh自由基的仪器。
1、针对上述问题，本专利技术提供了一种oh自由基的在线检测装置，包括气体管路、液体管路、光路以及检测模块。
2、根据本专利技术，所述气体管路包括气液混合装置、干燥装置、过滤装置、流量控制装置、抽气装置，装置之间通过一般管路连接。
3、根据本专利技术，所述气液混合装置包括气体进样口、出样口，反应液进样口、出样口，以及多余液体排出口，以及可以对气液混合装置温度控制的外部管路。
4、根据本专利技术，所述反应液为对oh自由基有特征反应的荧光探针溶液，以及对反应环境ph值进行缓冲的缓冲溶液。
5、根据本专利技术，所述干燥装置连接在气液混合装置后，延长流量控制装置和抽气装置的使用寿命。
6、根据本专利技术，所述过滤装置连接在干燥装置后，延长流量控制装置和抽气装置的使用寿命。
7、根据本专利技术，所述流量控制装置为流量计控制的系统，对实验中的大气进气流量进行控制，可选择为1l/min、1.5l/min等的进气流量。
8、根据本专利技术，所述抽气装置连接在流量控制装置之后，为大气与液体的混合提供动力。
9、根据本专利技术，所述液体管路包括气液混合装置，经过蠕动泵装置，到进入荧光流通池并排出。
10、根据本专利技术，所述蠕动泵装置为液体管路中液体的流动提供了动力，包括将反应液泵入气液混合装置、将气液混合后的液体泵入流通池、将废液泵出。液体的流速通过蠕动泵装置进行控制。
11、根据本专利技术，所述荧光流通池有石英样品室，液体通过石英样品室。另外，一条光纤传送激发光到样品室中，通过另外多条光纤采集荧光信号到光谱仪。
12、根据本专利技术，所述荧光流通池为包含有正方体外壳石英反应室、液体进出口、光路进出口的装置；
13、根据本专利技术，所述正方体石英反应室为四面透光的石英材料；
14、根据本专利技术，所述液体进出口中，进口靠下、出口靠上，保证反应液体在石英反应室内足量进行检测。
15、根据本专利技术，所述荧光流通池的光路进口与光路出口呈90度。
16、根据本专利技术，所述荧光流通池含有一个、两个、三个、四个或更多个光路出口。
17、根据本专利技术，所述光路包括光源和光谱仪，它们之间通过光纤连接。
18、根据本专利技术，所述光源为待测物质提供相应波长的激发光，光源的波长跟激发能量可以调节以适应检测条件。
19、根据本专利技术，所述光谱仪为荧光光谱仪，通过光纤采集的信号传输到荧光光谱仪进行检测。
20、根据本专利技术，所述检测模块包括荧光光谱仪和电脑端，进行相应的谱图输出和计算分析。
21、本专利技术提供一种使用所述检测装置进行oh自由基的在线检测方法，包括oh自由基捕集、反应过程、检测过程、数据分析。
22、oh自由基捕集：开启抽气装置、流量计、蠕动泵装置，气体管路和液体管路控制流速，使反应液通过螺旋管与oh自由基进行充分的混合，从而使反应液对大气中的oh自由基进行充分的捕获。
23、根据本专利技术，所述气体管路的流速为0.2-5l/min，例如0.35l/min、0.7l/min、1l/min、1.5l/min、2l/min。
24、根据本专利技术，所述液体管路的流速为0.05-5ml/min，例如0.075ml/min、0.15ml/min、0.3ml/min、0.45ml/min、0.6ml/min、0.75ml/min、1ml/min。
25、根据本专利技术，所述反应液为荧光探针溶液；所述荧光探针溶液为缓冲溶液稀释的荧光探针形成的溶液；优选为ph值7.4的磷酸缓冲溶液稀释的氨基苯基荧光素或者羟基苯基荧光素(hpf)溶液。
26、反应过程：所述反应液与oh自由基进行反应生成待测物质；反应液在与oh自由基反应之前是无荧光的，在捕获oh自由基后反应生成有荧光的待测物质。
27、检测过程：所述反应液与oh自由基生成的待测物质会通过液体管路经过荧光流通池，同时光源通过光纤传递相应波长的光对荧光流通池中的石英样品室进行照射，发出的光经过光纤传递到荧光光谱仪进行检测。
28、根据本专利技术，光源的波长在460-490nm之间，优选490nm。
29、数据分析过程：所述待测物质经过激发波长激发后在515nm处会产生亮绿色的荧光，对515nm的荧光峰进行分析，不同大气oh自由基浓度会有不同强度的荧光峰，荧光峰与oh自由基浓度之间有一定的线性关系。
30、有益效果
31、本专利技术提出了一种可以在线对羟基自由基测量的装置与方法，通过湿化学转化与荧光检测的手段可以实现低浓度大气oh自由基的在线测量。相比一般的离线oh测量方式，本专利技术所述的装置具有在线实时检测大气oh浓度的优点，相比其他在线oh测量仪器(如：cims、lif)，还具有操作简单、性价比高、灵敏度高、检测限低等特点，为进一步理解大气科学提供基础支持。
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1.一种OH自由基的在线检测装置，包括气体管路、液体管路、光路以及检测模块；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应液为对OH自由基有特征反应的荧光探针溶液，以及对反应环境pH值进行缓冲的缓冲溶液。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述荧光流通池为包含有正方体外壳石英反应室、液体进出口、光路进出口的装置；
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述荧光流通池的光路进口与光路出口呈90度；
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述光谱仪为荧光光谱仪，通过光纤采集的信号传输到荧光光谱仪进行检测。
6.一种使用所述检测装置进行OH自由基的在线检测方法，包括OH自由基捕集、反应过程、检测过程、数据分析；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述气体管路的流速为0.35L/min、0.7L/min、1L/min、1.5L/min或2L/min。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液体管路的流速为0.075mL/min、0.15mL/m
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反应液为pH值7.4的磷酸缓冲溶液稀释的氨基苯基荧光素或者羟基苯基荧光素(HPF)溶液。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，光源的波长在460-490nm之间，优选490nm。
...【技术特征摘要】
1.一种oh自由基的在线检测装置，包括气体管路、液体管路、光路以及检测模块；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应液为对oh自由基有特征反应的荧光探针溶液，以及对反应环境ph值进行缓冲的缓冲溶液。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述荧光流通池为包含有正方体外壳石英反应室、液体进出口、光路进出口的装置；
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述荧光流通池的光路进口与光路出口呈90度；
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述光谱仪为荧光光谱仪，通过光纤采集的信号传输到荧光光谱仪进行检测。
6.一种使用所述检测装置进行oh自由基的在线检测方法，包括oh自由...
【专利技术属性】
技术研发人员：佟胜睿，张欣然，张文倩，翟明珠，葛茂发，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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