一種氣-液大氣採樣裝置的製作方法

2023-12-02 19:30:41 4

專利名稱：一種氣-液大氣採樣裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採集大氣中有機汙染物氣體的裝置，具體是指一種氣一液 大氣採樣裝置。 技術背景
環境中的有毒有機汙染物質雖然繁雜，但對生物和人類的侵害主要是通過三種 直接的途徑而進行的，即水源侵入、空氣侵入和食物侵入等。 一個人每年平均吸入 體內的空氣和水按體積計算分別約10800n^和1080L，按質量計算分別約14400和 1080kg。可見，空氣和水體中的有毒有機汙染物對人類和生物的健康發展有著重要 的影響。雖然有些有機汙染物在此介質中的含量很低，但因這些有機汙染物具有持 久性、積累性和內分泌幹擾等特性，再加上人類和生物持續吸取大量的空氣和水， 由於生物積累和生物放大作用的影響，故對人類和生物的影響很大。
其中，大氣中有機汙染物氣體傳統的採集方法是利用聚氨酯泡沫或XAD類樹脂 進行富集。其實這些都是利用了固相吸附技術，但其無法解決固相吸附技術自身的 局限性，例如實驗準備繁雜一準備濾紙、壓力泵、吸附柱、儀器設備的清洗等； 吸附柱預處理方面，要提高吸附效率必須把吸附劑按一定的操作規程進行活化；固 定相的保存方面， 一般固定相的吸附能力很強，所以必須保護好吸附柱；固定相選 擇性方面，環境中存在的有毒有機汙染物種類繁雜，所以要同時檢測物理、化學性 質不同的汙染物必須採用不同類型的相應的固定相；吸附柱的後處理方面因為很多 幹擾性有機物被吸附在吸附柱上，所以要重新使用此吸附柱前必須要進行清洗和質 量保證實驗；儀器設備價格昂貴(約50萬)；待測物質的洗脫需要大量的勞動力(一 般採用索氏提取-24小時)；使用大量有毒有機溶劑(一般使用1500mL以上的二氯 甲垸和甲醇溶劑)；濃縮時產生大量的有毒有機溶劑等。所以高效、快速、簡便、不易發生二次汙染的環境樣品的預處理(在線、分離、 富集、濃縮)技術還有待於探索與發展。 發明內容
本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種結構簡單、步驟簡 化，大氣中的目標有機汙染物氣體得到很好富集、目標物能得到很好回收的氣一液 大氣採樣裝置。
為實現上述目的，本實用新型所採用的技術方案如下-
一種氣一液大氣採樣裝置，由大氣採集器、有機汙染物氣體的吸收器、冷卻器 和尾氣處理器組成，所述的吸收器包括一個帶有進氣管和出氣管的液體收集管，液 體收集管上端開有的管口蓋有活塞，下端開有的管口上設有閥門，液本收集管內放 有液體吸收劑，所述吸收器的進氣管與大氣採集器通過管道連接，出氣管與尾氣處 理器通過管道連接，所述吸收器置於冷卻器之中。
所述的進氣管的埠位於液體吸收劑底部，出氣管的埠位於液體吸收劑液面 以上。
所述的大氣採集器包括有一個顆粒物過濾器、 一個泵和一個氣體流量計。 所述的冷卻器的溫度用氣體或冷凝水或冰鹽水來控制。
本實用新型的工作原理是先將一定體積的液體吸收劑放進吸收器中。然後用泵 抽取大氣，並給大氣的傳輸整個過程提供動力。抽取的大氣首先經過玻璃或石英纖 維膜等過濾器，將其中的顆粒物過濾掉，以免液體吸收劑中殘留過多的顆粒物而降 低吸收氣體的效率。通過流量計控制整個過程氣體的流速並優化液體吸收劑對有機 汙染物氣體的吸收率；通過冷卻器溫度改變液體吸收劑的溫度並優化液體吸收劑對 有機汙染物氣體的吸收率；通過改變液體吸收劑的性質，優化液體吸收劑對有機汙 染物氣體的吸收率。可以通過吸收器頂端的開口添加液體吸收劑，以彌補損失的液 體吸收劑。本實用新型根據化學中的相似相溶原理，利用液體對大氣中的有機汙染物氣體 進行物理吸收。與傳統的利用聚氨酯泡沫或XAD類樹脂吸附有機汙染物氣體相比， 該裝置結構簡單，材料價格低廉，採集過程和樣品的後處理步驟簡便，並且結果顯 示對有機汙染物氣體的富集率高。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是利用本實用新型對大氣中有機汙染物氣體採樣所得的吸收率的示意圖。
具體實施方式

一種氣一液大氣採樣裝置，由大氣採集器、有機汙染物氣體的吸收器、冷卻器 12和尾氣處理器IO組成，所述的大氣採集器包括有一個顆粒物過濾器l、 一個泵2 和一個氣體流量計4，並在依次連接顆粒物過濾器1、泵2和氣體流量計4的管道上 設置壓力調節閥3，大氣由泵2來抽取並提供動力進行傳輸，大氣中的顆粒物通過 顆粒物過濾器1中的玻璃或石英纖維膜過濾並富集，氣體流量計4控制進入液體吸 收劑的氣體流速並記錄氣體流量，所述的吸收器包括一個帶有進氣管8和出氣管6 的液體收集管13，液體收集管13上端開有的管口蓋有活塞5，採集樣品時塞上活塞 5，添加液體吸收劑時拔下活塞5，下端開有的管口上設有閥門14，採集有機汙染物 氣體時關閉閥門14，採集完畢將閥門14打開，將採集的樣品溶液釋放出來，液本 收集管13內放有液體吸收劑7，液體吸收劑7可以根據要富集的目標物的不同進行 選擇，液體吸收劑的量也可以隨實驗需要而改變，所述吸收器的進氣管8與大氣採 集器通過管道連接，出氣管6與尾氣處理器10通過管道連接，並且所述的進氣管8 的埠位於液體吸收劑7底部，液體吸收劑7的液面上方是以載氣(空氣)所佔， 出氣管6的埠位於液體吸收劑7液面以上，所述吸收器置於冷卻器12之中，所述 的冷卻器12設有一個進口9和一個出口 11，冷卻器12的溫度用氣體或冷凝水或冰 鹽水來控制，利用冷卻器的溫度控制有機汙染物氣體吸收器的溫度，所述的尾氣處
5理器io (材質為玻璃或金屬)內含固體吸附劑或溶液來處理尾氣中的有害物質。
實驗開始前向顆粒物過濾器1中加入玻璃或石英纖維膜，在液體收集管13中 加入液體吸收劑7 (如二氯甲垸)，在冷卻器12中通氣體或冷凝水或冰鹽水，在 尾氣處理器10中根據需要加處理尾氣的材料。實驗開始時，將泵2打開，根據實際 情況控制泵的功率大小，通過壓力調節閥3調節氣體的壓力，用氣體流量計4控制 氣體進入液體收集管8的速率大小並且記錄進入氣體量的多少。由於液體吸收劑7 有一定的揮發性，並且在氣體的吹動下，液體收集管8中的液體吸收劑7的量隨著 採樣的進行將會減少，這樣可以在一定的時間間隔將活塞5拔下，從其埠添加液 體吸收劑7保持其體積不變。根據實驗需要，確定採樣時間和採樣量。採樣結束後 將泵2關閉。將冷卻器12移開，將液體收集管8外壁表面處理乾淨，隨後將閥門 14打開，將採集的樣品溶液釋放進準備好的容器中。然後樣品溶液進行簡單的後處 理，進行分析。
對模擬環境樣品進行實驗，經過條件優化，使用二氯甲烷為液體吸收劑，吸收 混合氣體中一定量的有機汙染物氣體苊、芴、菲、宓、苯並[a]芘、苯並[ghi]茈六 種多環芳烴。氣體的流速為3000 mL/min，保持吸收器中二氯甲烷的體積是30 mL， 冷卻劑為冰鹽水時，二氯甲垸對六種多環芳烴氣體的吸收得到很好的效果。如圖2， 從圖2中可以得出本實用新型可以針對大氣中不同的有機汙染物氣體，選擇一定的 液體吸收劑，能得到很好的採樣效果。
權利要求1、一種氣-液大氣採樣裝置，其特徵是由大氣採集器、有機汙染物氣體的吸收器、冷卻器和尾氣處理器組成，所述的吸收器包括一個帶有進氣管和出氣管的液體收集管，液體收集管上端開有的管口蓋有活塞，下端開有的管口上設有閥門，液本收集管內放有液體吸收劑，所述吸收器的進氣管與大氣採集器通過管道連接，出氣管與尾氣處理器通過管道連接，所述吸收器置於冷卻器之中。
2、 根據權利要求1所述的一種氣一液大氣採樣裝置，其特徵是所述的進氣管 的埠位於液體吸收劑底部，出氣管的埠位於液體吸收劑液面以上。
3、 根據權利要求1所述的一種氣一液大氣採樣裝置，其特徵是所述的大氣採 集器包括有一個顆粒物過濾器、' 一個泵和一個氣體流量計。
專利摘要本實用新型公開了一種氣-液大氣採樣裝置，由大氣採集器、有機汙染物氣體的吸收器、冷卻器和尾氣處理器組成，所述的吸收器包括一個帶有進氣管和出氣管的液體收集管，液體收集管上端開有的管口蓋有活塞，下端開有的管口上設有閥門，液本收集管內放有液體吸收劑，所述吸收器的進氣管與大氣採集器通過管道連接，出氣管與尾氣處理器通過管道連接，所述吸收器置於冷卻器之中。本實用新型根據化學中的相似相溶原理，利用液體對大氣中的有機汙染物氣體進行物理吸收，與傳統的利用聚氨酯泡沫或XAD類樹脂吸附有機汙染物氣體相比，該裝置結構簡單，材料價格低廉，採集過程和樣品的後處理步驟簡便，並且結果顯示對有機汙染物氣體的富集率高。
文檔編號G01N1/02GK201331439SQ20082007276
公開日2009年10月21日 申請日期2008年11月11日 優先權日2008年11月11日
發明者唐保坤, 方英玉, 李東浩 申請人:延邊大學