一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸相连接设置，所述两个组合温度模块能够对大气中沸点跨度范围C2‑C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，该气动驱动装置能够带动捕集阱沿纵向向上或向下运动。本装置结构紧凑小型化，能够有针对性地对大气中沸点跨度范围较大的C2‑C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附，用于气相有机物的在线采样及预处理。

An on-line enrichment device for atmospheric vapor volatilization/semi-volatile organic compounds and its application

【技术实现步骤摘要】
一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用
本专利技术属于环境监测
，涉及一种用于大气气相有机物测量系统的在线采集与前处理装置，尤其是一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用。
技术介绍
大气有机物十分复杂，可同时存在于气相和颗粒相中，其中气相有机物主要包括挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds，VOCs)和半挥发性有机物(SemiVolatileOrganicCompounds，SVOCs)。挥发/半挥发性有机物是生成近地面臭氧和细颗粒物的重要前体物，在二次有机气溶胶(SecondaryOrganicAerosol，SOA)等二次污染物的形成过程中起着十分重要的作用。对大气气相有机物进行准确测量是研究大气有机物污染特征、来源及化学行为的基础，对制定有效的O3和PM2.5二次污染物控制策略具有重要意义。气相有机物由于环境浓度低、沸点跨度范围大、物种复杂、许多物种寿命极端等特点，一方面增加了对其准确和全面测量的难度，另一方面也对其前处理提出了较大的挑战，因此建立一套稳定可靠的用于大气气相有机物测量系统的前处理装置具有重要意义。目前国内外对气相VOC研究的较多，且大多数是基于热解吸原理的气相色谱法对其进行监测。然而对挥发性较低的气相SVOC或VOC/SVOC研究的相对较少。美国环保局EPA环境空气标准TO-13是利用大容量PUF吸附剂吸附从而实现对大气中多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbonsPAHs)进行离线富集采样。针对具体监测仪器而言，国内外测定挥发性VOCs的热解析仪，多采用干冰或者液氮作为冷冻剂以达到较低的富集温度，这样不仅会增加实验费用，而且会导致前处理装置过于庞大，不适用于外场观测。针对半挥发性有机物同时存在于气态和颗粒态的特征，目前大部分测量技术都仅能对半挥发性有机物的总量或颗粒相进行测量，通过总量与颗粒态含量差减计算得到气态含量，例如半挥发性有机物测量系统(SV-TAG)，然而间接对气相SVOC的测量会造成较大的误差。根据VOCs/SVOCs有机物的物化特性，使用吸附热解析法便可实现对C2-C24跨度范围内的气相有机物进行统一富集前处理。对于吸附-热解吸法，如何提高样品的富集效率和回收率、减少有机物在收集过程中产生的误差仍是亟待解决的问题。C2-C11高挥发性有机物虽然在大气中浓度较高，但沸点范围跨度较大且所需的富集温度较低，而C12-C24的高碳有机物挥发性较低、粘性较大，遇冷极易损失，且在大气中浓度过低导致单一的富集无法满足后续检测仪器的检出限要求。通过检索，尚未发现与本专利技术专利申请相关的专利公开文献。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用，该装置结构紧凑小型化，能够有针对性地对大气中沸点跨度范围较大的C2-C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附，可用于气相有机物的在线采样及预处理。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸连接设置，两个组合温度模块沿纵向相对设置，每个组合温度模块沿竖直方向设置，所述两个组合温度模块能够对大气中C2-C24气相挥发/半挥发性有机物进行连续低温吸附收集和高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，当两个组合温度模块相向运动并接触设置时，能够紧密夹紧设置捕集阱，当两个组合温度模块相反运动并分离设置时，能够释放捕集阱，该气动驱动装置能够带动捕集阱沿纵竖直方向向上或向下运动。而且，所述组合温度模块包括相连接设置的高温模块和低温模块，所述高温模块包括热块铝外壳、铜介质、隔热棉、不锈钢螺丝、加热棒和温度传感器，所述热块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该热块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，该铜介质与热块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过不锈钢螺丝与热块铝外壳相连接设置；开口侧的热块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的上部捕集阱放置半槽，该上部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；所述热块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出两对盲孔，每对热块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该两对盲孔内分别能够紧密设置加热棒、温度传感器，该加热棒能够提供所需的高温温度，该温度传感器能够检测铜介质的温度；所述低温模块包括冷块铝外壳、铜介质、隔热棉、塑料螺丝、制冷片和温度传感器，所述冷块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该冷块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，开口端相对另一侧的铜介质上通过导热硅脂层与制冷片的冷端紧密设置，该制冷片外的冷块铝外壳呈中空状态，该制冷片的热端能够通过另一导热硅脂层与铜管散热器相连接设置；所述铜介质与冷块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过塑料螺丝与冷块铝外壳相连接设置；开口侧的冷块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的下部捕集阱放置半槽，该下部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；所述冷块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出一对盲孔，冷块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该盲孔内能够紧密设置温度传感器，该温度传感器能够检测铜介质的温度，所述制冷片能够提供所需的低温温度；同一侧的高温模块和低温模块沿竖直方向平行间隔设置，且通过塑料连接柱相连接设置在一起；相对设置的两个组合温度模块的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽内均能够紧密卡合捕集阱。而且，所述捕集阱材料为薄壁SS316不锈钢，捕集阱内填充相应的吸附剂；或者，所述制冷片为双层半导体制冷片，其尺寸为30mm*30mm；或者，所述铜介质的尺寸为80mm*30mm，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的内径尺寸为2.5mm；所述盲孔的尺寸均为4mm；或者，所述热块铝外壳、冷块铝外壳的尺寸均为93*21mm，所述铜介质和热块铝外壳采用耐高温的M4*12不锈钢螺丝进行连接，所述铜介质和冷块铝外壳采用导热性能较差的M4*8的四氟螺丝固定。而且，所述铜介质外表面紧密设置一纳米二氧化钛涂层；或者，所述制冷片的冷端通过导热硅脂层粘贴在铜介质上，所述制冷片的热端通过导热硅脂层粘贴在散热器上。而且，所述装置还包括隔热垫片，所述塑料连接柱与高温模块、低温模块的连接处均设置有隔热垫片。而且，所述气动驱动装置包括手指平台气缸、笔形气缸、多个二位五通阀、PU气动高压管和高压气源，所述手指平台气缸通过不锈钢螺丝与每个组合温度模块的底部相连接设置，该手指平台气缸的进气口与出气口分别与一个二位五通阀的工作口相连接设置，该二位五通阀的进气口与高压气源相连接设置，该二位五通阀的两个排气口与消音器相连接设置，该手指平台气缸能够通过二位五通阀、高压气源的驱动带动两个温度模块沿纵向作相向或相反运动，进而控制两个温度模块整体的张开与闭合，以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸连接设置，两个组合温度模块沿纵向相对设置，每个组合温度模块沿竖直方向设置，所述两个组合温度模块能够对大气中C2‑C24气相挥发/半挥发性有机物进行连续低温吸附收集和高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，当两个组合温度模块相向运动并接触设置时，能够紧密夹紧设置捕集阱，当两个组合温度模块相反运动并分离设置时，能够释放捕集阱，该气动驱动装置能够带动捕集阱沿纵竖直方向向上或向下运动。

【技术特征摘要】
1.一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸连接设置，两个组合温度模块沿纵向相对设置，每个组合温度模块沿竖直方向设置，所述两个组合温度模块能够对大气中C2-C24气相挥发/半挥发性有机物进行连续低温吸附收集和高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，当两个组合温度模块相向运动并接触设置时，能够紧密夹紧设置捕集阱，当两个组合温度模块相反运动并分离设置时，能够释放捕集阱，该气动驱动装置能够带动捕集阱沿纵竖直方向向上或向下运动。2.根据权利要求1所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述组合温度模块包括相连接设置的高温模块和低温模块，所述高温模块包括热块铝外壳、铜介质、隔热棉、不锈钢螺丝、加热棒和温度传感器，所述热块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该热块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，该铜介质与热块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过不锈钢螺丝与热块铝外壳相连接设置；开口侧的热块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的上部捕集阱放置半槽，该上部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；所述热块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出两对盲孔，每对热块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该两对盲孔内分别能够紧密设置加热棒、温度传感器，该加热棒能够提供所需的高温温度，该温度传感器能够检测铜介质的温度；所述低温模块包括冷块铝外壳、铜介质、隔热棉、塑料螺丝、制冷片和温度传感器，所述冷块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该冷块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，开口端相对另一侧的铜介质上通过导热硅脂层与制冷片的冷端紧密设置，该制冷片外的冷块铝外壳呈中空状态，该制冷片的热端能够通过另一导热硅脂层与铜管散热器相连接设置；所述铜介质与冷块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过塑料螺丝与冷块铝外壳相连接设置；开口侧的冷块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的下部捕集阱放置半槽，该下部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；所述冷块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出一对盲孔，冷块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该盲孔内能够紧密设置温度传感器，该温度传感器能够检测铜介质的温度，所述制冷片能够提供所需的低温温度；同一侧的高温模块和低温模块沿竖直方向平行间隔设置，且通过塑料连接柱相连接设置在一起；相对设置的两个组合温度模块的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽内均能够紧密卡合捕集阱。3.根据权利要求2所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述捕集阱材料为薄壁SS316不锈钢，捕集阱内填充相应的吸附剂；或者，所述制冷片为TEC2-19003双层半导体制冷片，其尺寸为30mm*30mm；或者，所述铜介质的尺寸为80mm*30mm，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的内径尺寸为2.5mm；所述盲孔的尺寸均为4mm；或者，所述热块铝外壳、冷块铝外壳的尺寸均为93*21mm，所述铜介质和热块铝外壳采用耐高温的M4*12不锈钢螺丝进行连接，所述铜介质和冷块铝外壳采用导热性能较差的M4*8的四氟螺丝固定。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕意，杜玥萱，曾立民，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11