一種空氣監測分級採樣方法及裝置的製作方法
2023-06-19 19:10:06 1
專利名稱：一種空氣監測分級採樣方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種空氣監測分級採樣方法及裝置。
背景技術：
PM2. 5 (空氣動力學直徑< 2. 5 μ m的顆粒物)可通過呼吸道進入肺部並沉積在肺泡上，有的可直接進入血液，是嚴重危害人體健康的汙染物。美國和歐盟一些國家早已將 PM2. 5納入國標並進行強制性限制，大部分國家仍通行對PMlO(空氣動力學直徑< ΙΟμπι的顆粒物)進行監測。隨著人們對ΡΜ2. 5危害的進一步認識，已逐漸開始將其列入環境空氣監測標準。空氣監測常用的採樣裝置包括撞擊式採樣器、氣旋式採樣器、液體衝擊式採樣器等，目前國際上對空氣監測的採集裝置多採用撞擊式採樣器，因其操作簡單、價格低廉得到了廣泛的應用。上述採樣裝置的基本原理是根據顆粒的大小不同，通過顆粒高速運動時的離心力或慣性力作用，將大小顆粒分開，並分別被捕集板和微孔濾膜截留，顆粒大的沉積在捕集板上，顆粒小的通過微孔濾膜捕集。根據離心力或慣性力原理設計製作的採樣器，其主要缺點是(I)顆粒分離不精確，測試結果不準確由於顆粒離心力或慣性力原理主要是通過顆粒質量進行分離，而顆粒的質量不僅取決於顆粒大小，還取決顆粒的密度，因此在採樣時，當速度快、密度小、粒徑大的顆粒大於捕集板的表面附著力時，大顆粒就會被捕集板彈回到氣流中去並被後端的微孔濾膜截留，造成ΡΜ2.5數值偏大；另一方面，速度快、密度大、 粒徑小的顆粒也可能被捕集板截留，從而導致ΡΜ2. 5數值偏小，顆粒分離不精確，嚴重影響樣品測試結果的準確性。(2)難以冼脫，無法開展深度分析由於微孔濾膜屬於深層濾膜， ΡΜ2. 5被微孔濾膜捕獲後，被吸附或截留在膜的深層或內部孔隙內，難以洗脫，無法對顆粒的成分及含量進行深度分析。(3)操作繁瑣、使用不便採樣後需將採樣層拆卸下來進行後檢測，再次使用時需進行清洗，操作繁瑣，使用不方便。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種空氣監測分級採樣方法及裝置，解決現有的空氣採樣方法及裝置對顆粒分離不精確，測試結果不準確，難以洗脫、無法開展深度分析，操作繁瑣、使用不方便等問題。為達上述目的，本發明提供一種空氣監測分級採樣方法，以及提供實現所述方法的裝置。本發明公開的空氣監測分級採樣方法是通過抽氣，使一定流速的空氣經過10 μ m、
2.5 μ m、< O. 3 μ m三級不同孔徑的核孔濾膜，將空氣中的顆粒按大小精確分級截留在核孔濾膜上。本發明還公開了一種空氣監測分級採樣裝置，包括抽氣裝置、流量控制器及核孔濾膜過濾器。其中所述的核孔濾膜過濾器包括上蓋、核孔濾膜、多孔雙齒襯墊、壓緊O型圈、密封O型圈、分層接頭、底座。
上蓋上端設有進氣口，底座下端設有出氣口，上蓋、分層接頭、底座之間通過螺紋或卡扣連接。壓緊O型圈和密封O型圈材料為彈性較好的橡膠。所述核孔濾膜選用PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)或PC(聚碳酸酯)聚酯薄膜，採用高能離子輻照，然後經適當的化學蝕刻工藝製備而得，三級核孔濾膜孔徑分別為 ο μ m、
2.5 μ m> ^ O. 3 μ nio本發明的分級採樣方法及裝置的有益效果如下(I)分離精確本發明採用分級過濾機理，通過三級不同絕對孔徑的核孔濾膜分離不同直徑大小的顆粒，其機理不同於撞擊式、氣旋式和液體式衝擊採樣器利用離心力或慣性力原理達到分離不同質量大小顆粒的目的。由於核孔濾膜具有其他膜材均不具備的圓柱狀規則孔型、孔徑均一、表面光滑的獨特優勢，而且具有厚度薄，化學穩定性好，機械強度高等特點，特別適用於O. 01 IOym微孔範圍粒子的精確分離。在採集過程中，對氣流速度無要求，可避免因氣流速度快而產生的「氣旋」或氣流方向不穩定導致的粒子反彈和粒子重返氣流現象，有利於小顆粒的吸附和沉降，使濾膜對細小顆粒的採集效率提高，分離更精確。(2)易洗脫，便於後期處理及分析核孔濾膜是唯一的表面過濾膜，具有圓柱狀規則孔型、孔徑均一、表面光滑的特點，採樣時標稱孔徑以上的粒子均被截留在核孔濾膜表面， 可以有效洗脫已收集的顆粒，便於進一步進行精確的組成和含量分析，提高監測結果的有效性。而其他膜材均為纖維交織而成的不規則孔型或相轉化而成的海綿狀不規則孔型，均屬於深層過濾膜，顆粒被膜內部的孔隙截留，不便於洗脫，無法進行更精確的組成和含量分析。(3)操作簡單，使用方便採樣裝置的核孔濾膜過濾器即粒子收集器，為可拆卸式的一次性使用過濾器，且價格低廉，避免傳統採樣裝置再次使用時需要進行清洗、組裝等繁瑣操作。
圖I是本發明的結構示意圖。圖2是本發明中核孔濾膜過濾器的結構示意圖。圖3是本發明中核孔濾膜的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明參考附圖1，本發明的空氣監測分級採樣裝置包括抽氣裝置I、流量控制器2、核孔濾膜過濾器3。參考附圖2，核孔濾膜過濾器3包括上蓋31、核孔濾膜32、多孔雙齒襯墊33、壓緊 O型圈34、密封O型圈35、分層接頭36、底座37。其中，核孔濾膜32是選用PET或PC聚酯薄膜，採用高能離子輻照，然後經適當的化學蝕刻工藝製備而得。上蓋31帶有進氣口，底座 37帶有出氣口，兩個分層接頭36和底座37分別放置有多孔雙齒襯墊33，三種孔徑的核孔濾膜32分別放置在三個多孔雙齒襯墊33上，從進氣口到出氣口依次放置10 μ m、2. 5 μ m、 < 0. 3 μ m核孔濾膜，並在膜上加壓緊O型圈34，通過上蓋31、分層接頭36和底座37上的螺紋或卡扣連接各部分，且各部分連接處放有密封O型圈35以保持氣密性。抽氣裝置I提供動力使空氣進入採樣器內，通過流量控制器2控制空氣的流速，一定流速的空氣進入核孔濾膜過濾器3內，先後通過10 μ m、2. 5 μ m、≤ O. 3 μ m核孔濾膜32的過濾將顆粒分級截留， 分別採集≥10μπκ2. 5μπ ΙΟμπι、≤2. 5μπ 的顆粒。每一個採樣層都可以拆卸，作為單級採樣層進行採樣。具體實施例選用PET聚酯薄膜，採用高能離子輻照，然後經適當的化學蝕刻工藝分別製得 10 μ m、2. 5 μ m、0. 2 μ m三種孔徑的核孔濾膜。將三種孔徑的濾膜按孔徑由大到小依次放置在兩個分層接頭、底座上的多孔雙齒襯墊上，在膜上加壓緊O型圈，上蓋、分層接頭、底座各連接處加密封O型圈，將上蓋、放置10 μ m濾膜的分層接頭、放置2. 5 μ m濾膜的分層接頭、 放置O. 2 μ m濾膜的底座依次連接並旋緊，再將此核孔膜過濾器安裝在採樣器上，調節流量控制器使空氣以5 15L/min的流速進入核孔膜過濾器。任意選取三個採樣點進行採樣， 測得PM10、PM2. 5，如表I所示。用透射電鏡觀察各級採樣層截留的粒子的直徑大小，各採樣層所截留粒子的粒徑均在分級範圍內，說明本採樣器能將顆粒精確的分級截留。表I本採樣器在不同採樣點測得PM10、PM2. 5值
權利要求
1.一種空氣監測分級採樣方法，其特徵在於通過抽氣，使一定流速的空氣經過 10 μ m、2. 5 μ O. 3 μ m三級不同孔徑的核孔濾膜,將空氣中的顆粒按大小精確分級截留在核孔濾膜上。
2.根據權利要求I所述方法的裝置，其特徵在於包括抽氣裝置(I)、流量控制器(2)及核孔濾膜過濾器(3)。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於核孔濾膜過濾器(3)包括上蓋(31)、核孔濾膜(32)、多孔雙齒襯墊(33)、壓緊O型圈(34)、密封O型圈(35)、分層接頭(36)、底座 (37)。
4.根據權利要求2所述的核孔濾膜過濾器(3)，其特徵在於所述上蓋(31)上端設有進氣口，底座(37)下端設有出氣口，上蓋(31)、分層接頭(36)、底座(37)之間通過螺紋或卡扣連接。所述壓緊O型圈(34)和密封O型圈(35)材料為彈性較好的橡膠。所述核孔濾膜(32)選用PET或PC聚酯薄膜，採用高能離子輻照，然後經適當的化學蝕刻工藝製備而得，三級核孔濾膜(32)孔徑分別為10 μ m、2. 5 μ m、< O. 3 μ m。
全文摘要
本發明涉及一種空氣監測分級採樣方法及裝置。通過抽氣，使一定流速的空氣經過10μm、2.5μm、≤0.3μm三級不同孔徑的核孔濾膜，將空氣中的顆粒按大小精確分級截留在核孔濾膜上。實現所述方法的裝置包括抽氣裝置、流量控制器及核孔濾膜過濾器。本發明通過三級不同絕對孔徑的核孔濾膜可精確分級截留不同直徑大小的顆粒，且粒子均被截留在核孔濾膜表面，可以有效洗脫，便於進一步進行精確的組成和含量分析，提高監測結果的有效性，核孔濾膜過濾器為可拆卸式的一次性使用過濾器，價格低廉，操作簡單，使用方便。
文檔編號G01N1/34GK102589937SQ201210022679
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者劉曉玲, 吳其玉, 羅勇, 黃超 申請人:武漢智迅創源科技發展股份有限公司