专利名称：大气细粒子连续液化采集传输装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大气环境科学研究技术，主要用于大气科学研究和大气质量监测及相关领域，具体是指一种大气细粒子连续液化采集传输装置。
背景技术：
大气细粒子是大气的重要结构性组成部分。国际上关于大气细粒子的研究主要集中在两个方面一方面，是大气细粒子对区域和全球性气候的影响，这主要是由于细粒子本身以及通过增强云的亮度、延长云的存在时间以及抑制沉降等机理直接和间接地加强了大气圈层对太阳辐射(短波)的散射和吸收，从而对大气和地表产生具有冷却效应的气候营力。另一方面，由于来源于人类生产和生活活动的细粒子的大量增加，大气细粒子及其所携带的微量毒害污染物已经给人类的健康和生存环境带来了深刻的影响，研究大气细粒子的环境过程和环境健康效应是目前环境科学研究的重要热点问题之一。然而，由于大气细粒子的高度分散性、流动性、以及其化学组成随气象等条件变化的高度不确定性，要研究其大气化学过程及其规律，就必须对大气细粒子的化学组成进行实时性的分析监测。而目前普遍使用的滤膜采样技术由于其采样时间多在24小时以上，不能反映细粒子化学组成随时间、空间变化的特点，因而不能满足科学研究和大气质量监测的需要。因此，国际上关于大气细粒子研究的最主要发展趋势，是在线实时分析监测技术的开发研究及其应用，而要实现大气细粒子化学成分的在线分析监测，发展连续采样技术是关键。
大气细粒子在大气中的浓度很低，因其来源的复杂多样性，其化学组成也极为复杂。要准确分析其化学成分，必然要有样品的收集过程；而要实现在线分析监测，则必需要有连续的样品收集供给技术。目前在线分析技术的发展主要有两方面的趋势，一是直接对气体中细粒子的进行连续实时成分分析，典型的例子就是单粒子激光切割飞行时间质谱技术，但该分析技术分析的内容比较局限，仅能对那些能够被离子化的成分进行分析，加之单个颗粒欠缺代表性，分析的结果仅有定性意义。
发明内容本实用新型的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足，提供一种大气细粒子连续液化采集传输装置，该装置通过连续液化的技术实现了大气细粒子的连续采样，在实现样品采集的同时又有别于传统意义上的滤膜采样技术，而通过连续的液化采集传输又能很方便的实现连续实时分析监测。
本实用新型所述的大气细粒子连续液化采集传输装置，其特征是，它由汽粒混合腔、细粒子增长腔、细粒子撞击收集腔、气泵、恒温汽化供气腔、蠕动泵和溶液瓶相互连接组成，其中，汽粒混合腔的一端分别与细粒子增长腔、恒温汽化供气腔相连通，另一端通过气体吸收管连接有进气口，细粒子增长腔还与细粒子撞击收集腔相连通，细粒子撞击收集腔通过抽气孔与气泵相连通，蠕动泵通过管道分别与细粒子撞击收集腔、恒温汽化供气腔、溶液瓶相连通。
为了更好地实现本实用新型，细粒子增长腔外侧可以固定散热片；细粒子撞击收集腔内与细粒子增长腔连通处安装有喷射头，连通处底部还开有排液孔，并与蠕动泵相连通；气体吸收管可以采用水溶性气体吸收管；进气口可以采用粒度定级进气口；恒温汽化供气腔可以是同心管状结构，管上绕有由热电偶控制板控制的电阻丝。
本实用新型的工作过程如下通过气泵抽吸的气体通过粒度定级进气口后，去除了大于要收集粒度范围的细粒子的气体，再经过气体吸收管脱除空气中的二氧化硫、二氧化氮和氨气等，在汽粒混合腔与连续供应的以水溶液为主并混有一定比例的极性有机溶剂的气雾混合，通过细粒子增长腔使气体中的细粒子因汽雾的附着或凝析而粒径增大，增大后的细粒子通过细粒子撞击收集腔内的单孔喷射头，因撞击效应而被沾附在细粒子撞击收集腔壁上，再被流过的液体带走。携带有细粒子的液体通过蠕动泵送出，再经过脱气管除掉溶液中过量的气体后，传输到与之相连接的仪器设备进行各种分析测试(主要的仪器设备可以是离子色谱、液相色谱—质谱连用以及时间飞行质谱仪等)，或将其导入样品采集容器，进行定时采样以进行其他相关分析。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1.本实用新型在把大气细粒子液化收集的同时，实现了连续采样和传输。
2.本实用新型由于是连续采集、传输大气细粒子样品，可与其他具备连续分析测试功能的仪器连接，实现大气细粒子的连续在线分析。
3.本实用新型结构简单，安装操作方便，实用性强。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，该实施例是设计人在中国科学院广州地球化学研究所安装的PM2.5大气细粒子液化采集传输装置(与离子色谱仪连接)，用于测定大气细粒子的离子组成。
其中，进气口1采用美国Rupprecht & Patashnick公司设计生产的粒度选择性进气头，气流速度为5L/每分钟。水溶性气体吸收管2是美国Rupprecht& Patashnick公司生产的化学梳子，目的在于除去空气中的氨气、氧化硫和氧化氮等水溶性气体(SO2、NO3、NH3)，以免其影响细粒子的离子组成分析。汽粒混合腔3为一内径统一的(约1.6厘米)Y字形玻璃管，其Y形一端与恒温汽化供气腔8以插入式相连，并与直通管呈45度夹角，直通的两个端口一端通过胶皮管与气体吸收管2相连，另一端则通过密闭式接口与细粒子增长腔4相连。细粒子增长腔4为自行加工的长16厘米、内径约1.6厘米的轻质铝合金管。细粒子增长腔4与细粒子撞击收集腔6以丝口螺纹相连，在两者相连处固定单孔喷射头12，该连接处底部有一直径1毫米的管孔，用以排除凝析在细粒子增长腔4壁上的溶液，该溶液通过蠕动泵10的抽吸作用而被排除掉。扣在细粒子增长腔4外的散热片5为两个半圆式散热片相扣而组成，为导热性良好的铝质材料加工而成，其主要作用是为细粒子增长腔4散热。细粒子撞击收集腔6为自行设计精密加工而成。细粒子撞击收集腔6上方有两个开口，一为抽气孔13，一为冲洗携带细粒子的溶液供给孔14，溶液通过蠕动泵10供给，其下方开的小孔15为携代有细粒子溶液的流出口，含细粒子的溶液通过蠕动泵10的抽吸而输送到分析仪器或样品收集器。气泵7为一可控制气流速度的无油气泵，通过胶皮管与细粒子撞击收集腔6的抽气孔13相连；对于该采样PM2.5细粒子而言，气流速度为5L/每分钟。恒温汽化供气腔8是自行设计加工的同心管状装置，其内心管是长约为8厘米、直径为1毫米的溶液蒸气输送金属管，该管为两组电阻丝分前后两段所缠绕，第一段电阻丝将通过蠕动泵10输送的溶液加热转化为蒸气，第二段电阻丝则用于恒温控制进入汽粒混合腔3的蒸气；其加热温度及恒温效果通过热电偶控制板9来控制。热电偶控制板9控制第一段电阻丝的加热温度，其控温区间为80～160℃，同时控制恒温汽化供气腔8管壁的温度，以免使生成的蒸气凝析出来，控温区间为70～140℃。蠕动泵10采用美国Cola-Parmer公司生产的IsmatecGX-78001-20型12通道，蠕动泵10的抽吸管亦为该公司生产的Ismatec型两头阻滞彩色标识限量分析用聚乙烯管(Two-Stop Color-CodedAutoanalysis Tubing)，并选择色彩与供液量相对应的蠕动泵专用抽吸管。溶液瓶11向蠕动泵10提供抽吸的溶液。如上所述，即可较好地实现本实用新型。
权利要求1.大气细粒子连续液化采集传输装置，其特征是，它由汽粒混合腔、细粒子增长腔、细粒子撞击收集腔、气泵、恒温汽化供气腔、蠕动泵和溶液瓶相互连接组成，其中，汽粒混合腔的一端分别与细粒子增长腔、恒温汽化供气腔相连通，另一端通过气体吸收管连接有进气口，细粒子增长腔还与细粒子撞击收集腔相连通，细粒子撞击收集腔通过抽气孔与气泵相连通，蠕动泵通过管道分别与细粒子撞击收集腔、恒温汽化供气腔、溶液瓶相连通。
2.根据权利要求1所述的大气细粒子连续液化采集传输装置，其特征是，细粒子增长腔外侧可以固定散热片。
3.根据权利要求1所述的大气细粒子连续液化采集传输装置，其特征是，细粒子撞击收集腔内与细粒子增长腔连通处安装有喷射头，连通处底部还开有排液孔，并与蠕动泵相连通。
4.根据权利要求1所述的大气细粒子连续液化采集传输装置，其特征是，气体吸收管可以采用水溶性气体吸收管。
5.根据权利要求1所述的大气细粒子连续液化采集传输装置，其特征是，进气口可以采用粒度定级进气口。
6.根据权利要求1所述的大气细粒子连续液化采集传输装置，其特征是，恒温汽化供气腔可以是同心管状结构，管上绕有由热电偶控制板控制的电阻丝。
专利摘要本实用新型是一种大气细粒子连续液化采集传输装置，它由汽粒混合腔、细粒子增长腔、细粒子撞击收集腔、气泵、恒温汽化供气腔、蠕动泵和溶液瓶相互连接组成，其中，汽粒混合腔的一端分别与细粒子增长腔、恒温汽化供气腔相连通，另一端通过气体吸收管连接有进气口，细粒子增长腔还与细粒子撞击收集腔相连通，细粒子撞击收集腔通过抽气孔与气泵相连通，蠕动泵通过管道分别与细粒子撞击收集腔、恒温汽化供气腔、溶液瓶相连通。本实用新型在把大气细粒子液化收集的同时，实现了连续采样，由于是连续采样和传输大气细粒子样品，可与其他具备连续分析测试功能的仪器连接，实现大气细粒子的连续在线分析。本实用新型结构简单，安装操作方便，实用性强。
文档编号G01N35/10GK2565023SQ0227117
公开日2003年8月6日 申请日期2002年6月20日 优先权日2002年6月20日
发明者宋之光, 肖贤明 申请人:中国科学院广州地球化学研究所