专利名称：用于测定气流中的煤烟微粒的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定气流中的煤烟微粒的方法，其包括光学特 性的测量。
背景技术：
此种方法在所属领域中是普遍已知的，例如，己在所谓的黑碳测量 仪中实施。大气中出现的煤烟微粒是一种不良成分。此外，这些煤烟微 粒来自柴油机等来源。已发现，空气及其他气体媒介中的悬浮煤烟微粒 的测定是不可预测的，因为有其它微粒粘附在煤烟上。特别是如果测量 是基于光的透射，导致不可能用现有的测量仪来快速并准确地测定煤烟 浓度，那么会发现存在特别大的测量差异。此种精确测定是重要的。煤烟微粒实际上对人类和动物气道有害。 对于微粒大小介于数纳米与数微米之间的煤烟微粒尤其如此。更确切地说，重要的是测量尺寸小于400nm的煤烟微粒的存在。这类微粒可能会 以非常小的浓度出现。举例来说，可能会提到某lig/mS气体的值。由于煤烟微粒上存在沉积物，在用光照射煤烟微粒的过程中会发现 不可预测的影响。散射是观察到的一个此类影响。因为这个原因，不可 能进行严格准确的测量。GB 2 320 088中揭示一种用于测定大气污染物的方法。更确切地说， 可通过使大气气体穿过串联连接的流体柱来测定此类污染物的大小分 布，其中每个柱中吸附特定的微粒大小。US 6 503 758中揭示了一种用于通过收集浮质来测定大气中存在的 污染物的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以准确的方式测定煤烟微粒的存在的方 法。更确切地说，本发明的目的是提供一种可连续地或不连续地执行的 方法。此外，本发明的一个目的是尽可能避免光测量中因可溶性盐而引 起的影响。这一目的用上述方法来实现，即先将所述气流中的所述煤烟微粒湿 润化，然后再将所述煤烟微粒引入到可溶解盐的液体中，并且测定所述 煤烟微粒/液体悬浮物的光学特性。根据本发明，对光学特性的测定不再是在含有煤烟微粒的气流(例 如空气)中进行的，而是在液体中进行的。所述煤烟微粒成为所述液体 中的悬浮物。已发现，在粘附到煤烟上的"外来"微粒中，至少有70% 是可溶盐。这些盐溶解在液体中，且将在很大程度上消除这些外来微粒 的不利的干扰影响。己发现，通过本发明将大量增加时间分辨率，例如 从1天减少到1分钟。可通过现有技术中任何已知方法来使煤烟微粒悬浮在液体中。根据本发明，用相关液体或与煤烟微粒相关的液体将煤烟微粒湿润 化。这种湿润化可通过物理(冷凝)或化学方法来进行。煤烟微粒的质 量因此增加，且可能通过基于重量的分离而从气体中分离出煤烟微粒。 举例来说，通过使用带(例如)旋风器的离心操作在使用的液体中收集 煤烟微粒。如果液体中包括水，那么可通过使(水)蒸汽流穿过含有待测定的 煤烟微粒的气体来执行湿润化。事实证明，通过本发明实现的悬浮物是特别稳定的。因此，可在测 量位置处制备悬浮物，且接着在另一地方(例如中央实验室)在密封容 器中对此进行测量。然而，还可能连续地在现场进行测量。根据本发明的又一有利实施例，煤烟微粒首先穿过过滤器，然后经 受测定。因此保留具有特定微粒大小的煤烟微粒。通过使用具有不同渗 透性的过滤器，可执行不同的测定且在此基础上可不但对存在的」谋烟量
进行鉴定而且可对微粒大小分布进行鉴定。如上所述，这一点是重要的， 因为在某些测定中，对较大的微粒测定来说较不重要。因此，在特定测量中，特别需要鉴定微粒大小小于2.5 jam的微粒的数量。本发明还涉及一种装置，其包括测定所述气体流中的煤烟微粒大小 分布，其中为了执行上述方法，如上所述使气体流穿过第一过滤器，接 着进行如上所述的第一测定，然后穿过具有与第一过滤器不同的渗透性 的第二过滤器，以用于根据上述方法执行第二测定。可将此阶段重复若 干次，以实现高度净化的微粒大小分布。可采用各种措施来使测量装置保持特别清洁。举例来说，可用单独 的清洗液体来规则地对此进行清洗。也可能穿过气泡。
下文将通过参考附图中展示的说明性实施例更详细地解释本发明。附图中图1高度图解性地展示根据本发明的测量装置的布局； 图2展示根据本发明的悬浮装置和湿润化装置的细节； 图3图解性地展示样本测定期间根据本发明的装置的电路； 图4展示清洗装置期间根据图3的说明。
具体实施方式
在图中，根据本发明的装置整体指示为1。该装置由测量装置2、悬 浮装置3和过滤器单元4组成。湿润化装置18连接在悬浮装置3与过滤 器单元4之间。过滤器单元4由若干过滤器16组成。这些过滤器优选具有不同的渗 透性，且关闭阀5总是连接在其下端。举例来说，分别提到0.1、 0.2、 0.5和1 (im的过滤器过滤限制。这意味着，不允许大于相关值的微粒从 中通过。经由入口 25馈入存在煤烟微粒的待测量的气体。依据操作环境， 将一个(或一个以上)关闭阀5打开，尽管引入的特定气体在过滤之后
经由导管6和普通的排放导管7馈入到湿润化装置18。接着，将具有经 湿润化的煤烟微粒的气体引入到悬浮装置3中，图2中展示其细节。在 此处进行气体与煤烟微粒的分离。使煤烟微粒穿过除气装置IO并经由导 管11馈入到测量装置2的测量管12。测量管12的一端具有灯或某一其 它照明装置13，而其另一端具有传感器14。测量装置(其也可能包含控 制器)的电子部分由15指示。测量管12每大约1米长具有例如0.2 ml 的相对较小的体积。图2展示悬浮装置3和湿润化装置18的细节。源自过滤器16的气 体经由导管7进入湿润化装置18。通过喷嘴20经由导管9将流注射到 腔室30中。如此处图解性展示，液体22聚集在煤烟微粒21周围。此外， 会出现因此获得的某种微粒结块。因此，其在湿润化装置18中的重量大 量增加。以此方式湿润化的微粒经由入口导管19馈入悬浮装置3。这一 装置由旋流器23组成，其具有中心出口 24以供气体向上延伸。通过气 泵抽取此气体。带有煤烟微粒的液体聚集在旋风器23的壁处，且沿着所 述壁向下移动以经由导管10馈入除气装置8。接着，因此获得的液体流 经由导管11移动到管12中，实施测定。管12具有排水器31。图3和图4展示可如何规则地清洁测量管12。为此目的而设置旋转 阀26，可通过所述旋转阈26实现不同的连接选择。此外，在储存器28 中存在清洗剂，所述清洗剂可经由导管27抽吸。在图3所示的位置中执行清洗。将所述清洗剂经由泵27从储存器 28馈入到测量管12的出口 31并通过测量管12进行抽吸。在通过除气 装置8之后，将其作为废料在排水器32处排放。在根据图4的测量位置中，将位于4与7之间的导管部分中的样本 作为包裹经由导管10和泵27与来自储存器28的除气后的液体一起馈入 管12。通过上述装置，可用准确的方式测定绝对煤烟浓度和微粒大小分布 两者。如果将水用作溶剂，便可溶解干扰测量的盐。这些盐的实例为氮—、
硫酸盐、钠和氧化氮。可用现有技术中已知的任何方法来对装置进行校验。然而，根据本 发明，更主要使用墨水。另一种校验方法是将煤烟化学氧化成二氧化碳， 随后对二氧化碳进行测定。通过本发明，既可连续地又可不连续地执行测量。此外，可使取样 位置与测量位置分离相当大的距离。这就是说，可沿着(例如)道路进 行空气取样，且可在若干或许多公里之外的实验室中测定煤烟数量。在阅读了以上描述之后，所属领域的技术人员将立刻容易了解上述装 置和相关方法的变化形式。认为这些变化形式属于所附权利要求书的范围 内。
权利要求
1. 一种用于测定气流中的煤烟微粒的方法，其包括光学特性的测量， 其特征在于将所述气流中的煤烟微粒湿润化，且接着将所述煤烟微粒引 入到溶解盐的液体中，并测定所述煤烟微粒/液体悬浮物的所述光学特 性。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述光学特性包括光的透射率。
3. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述湿润化 包括使得与所述液体的蒸汽接触。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中通过雾化来产生所述蒸汽。
5. 根据权利要求3或4所述的方法，其中以物理形式将所述经湿润 化的煤烟微粒与所述气流分离。
6. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述液体包 括水。
7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中当在第一位 置处制备了包括所述液体和所述煤烟微粒的悬浮物之后，在远离所述第 一位置一定距离的第二位置处测定所述光学特性。
8. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其包括测定所述 气流中的煤烟微粒大小分布，其中为了执行根据权利要求1-7中任一权 利要求所述的方法，使所述气流中的一部分穿过第一过滤器，接着进行 根据权利要求1-7中任一权利要求所述的第一测定，接着使所述气流的 另一部分穿过具有不同于所述第一过滤器的渗透性的第二过滤器，以用 于执行根据权利要求1-7中任一权利要求所述的方法的第二测定。
9. 一种用于测定气流中的煤烟微粒的装置(1)，包括用于测量所述 光学特性的测量装置(2)，用于提取作为在溶解盐的液体中的悬浮物的 煤烟微粒的装置(3)，，且其中所述测量装置(2)经配备以测量所述悬 浮物的所述光学特性，其特征在于在所述装置(3)的前端设置有用于将 所述气流中的所述煤烟微粒湿润化的装置装置(18)。
10. 根据权利要求9所述的装置，其中所述测量装置包含光透射率测 量仪(15)。
11. 根据权利要求9或IO所述的装置，其中所述装置(18)包括液 体雾化装置。
12. 根据权利要求IO所述的装置，其包括旋风器(23)，所述旋流器 具有位于周边处的入口 (19)，其连接到所述装置(18)的出口以用于 将所述气流中的所述煤烟微粒湿润化；中心向上的出口 (24)，其用于气 体；以及中心向下的出口 (10)，其连接到所述光测量装置。
全文摘要
本发明提供用于测定例如空气中的气流中的煤烟微粒的存在的方法和装置。为了防止可能沉积在煤烟微粒上的盐和类似物的干扰作用，本发明提出将煤烟微粒引入水中作为悬浮物。使相关的盐溶解在水中，使得在测定由于存在所述煤烟微粒而引起的光学特性的变化时所述盐对此没有任何影响。此测定特别包括光透射率的测量。可在使所述气流首先穿过过滤器从而可测定微粒大小分布之后，再测定所述煤烟微粒的存在。使这些煤烟微粒经受蒸汽流，借此所述蒸汽在所述煤烟微粒上冷凝，且接着使这些煤烟微粒从所述气体中沉淀出来，从而可实现所述煤烟微粒的悬浮。可通过使用旋风器来加快所述各个过程。
文档编号G01N33/00GK101124470SQ200680002155
公开日2008年2月13日 申请日期2006年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者劳拉·赫尔南德斯·奥比萨, 瑞内·保尔·奥特杰斯 申请人:荷兰能源研究中心基金会