【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及颗粒热解析，具体涉及一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置及方法。
技术介绍
1、在大气环境中，有机物质对大气气溶胶颗粒的组成有重要影响，其化学成分表征信息对了解气溶胶的形成过程、组成、性质和源解析至关重要。传统的气溶胶颗粒物voc（volatile organic compounds，挥发性有机物）分析方法，通常使用滤膜过滤器或气溶胶撞击器离线采集气溶胶颗粒物样品，然后萃取转移到气质gc-ms或液质lc-ms中分析颗粒物样品的voc萃取成分，此方式采样时间通常需要长达一周，受萃取和采样时间长等因素干扰，难以完整分析有机物气溶胶的形成，并且在气溶胶收集和存储过程中也容易受到人为影响。因此，国外学者hohaus等人开发了一种具有气溶胶在线采集和热解析进样功能的气溶胶收集模块系统（aerosol collection module，acm），可用于气相色谱质谱联用仪gc-ms、质子转移反应质谱仪ptr-ms等常见气体分析仪器检测气溶胶挥发性和半挥发性组分。
2、hohaus等人开发的acm进样装置沿用了传统单颗粒质谱仪的空气动力学透镜聚集进样系统，气溶胶在线采集时，气溶胶颗粒经过空气动力学透镜聚集进样系统聚集加速传输至下游颗粒收集面板中被收集，由于颗粒收集面板处在空气动力学透镜聚集进样系统下游的真空环境（气压约10-3pa），颗粒收集面板在收集颗粒过程中需要使用液氮喷雾维持-30℃低温，避免气溶胶颗粒voc成分受饱和蒸气压影响，在常温真空条件下挥发损失；当气溶胶颗粒采集至预定时间后，对颗粒收集面板进行200~2
3、为避免气溶胶颗粒voc成分受饱和蒸气压影响，在常温真空条件下挥发损失，acm进样装置需要采用液氮喷雾使颗粒收集面板维持在-30℃的温度，导致设备结构复杂冗余且使用成本高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于公开了一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置及方法，解决了现有的气溶胶颗粒收集模块存在的使用成本高、设备结构复杂的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置，包括：预处理模块、热解析模块、真空模块以及收集模块；所述预处理模块的第一端与所述热解析模块的第一端相连；所述预处理模块用于滤除气溶胶样本中的背景voc，并且将过滤后的气溶胶样本的颗粒输送到所述热解析模块中；所述热解析模块的第二端与所述收集模块的第一端相连；所述热解析模块用于对气溶胶样本的颗粒进行加热，以使颗粒中的voc受热转化为气态voc并存储到所述收集模块中；所述真空模块的第一端与所述预处理模块的第二端相连，所述真空模块的第二端与所述收集模块的第二端相连；所述真空模块用于抽取所述预处理模块中气溶胶样本扩散的气体，以及用于抽取所述收集模块中的气体以使所述收集模块中的气压低于第一气压阈值；所述收集模块的第三端与载气源相连，用于向所述收集模块中输送载气以提高所述收集模块中的气压。
4、在一个实施例中，所述收集模块包括：收集腔；所述收集腔上开设有第一开口、第二开口、第三开口以及第四开口；所述第一开口与所述热解析模块的第二端相连，用于接收所述热解析模块所转化的气态voc；所述第二开口与所述真空模块的第二端相连，通过所述真空模块抽取所述收集腔中的气体，使所述收集腔中的气压低于第一气压阈值；所述第三开口与载气源相连，用于向所述收集腔中输送载气以提高所述收集腔中的气压；所述第四开口用于在收集腔中的气压高于第二气压阈值的情况下输出混合有载气的气态voc。
5、在一个实施例中，所述第一开口上设置有第一阀门，所述第一阀门用于控制是否接收所述热解析模块输送的气态voc；所述第二开口上设置有第二阀门，所述第二阀门用于控制所述真空模块是否抽取所述收集腔的气体；所述第三开口上设置有第三阀门，所述第三阀门用于控制是否向所述收集腔中输送载气；所述第四开口上设置有第四阀门，所述第四阀门用于控制是否输出收集腔中混合有载气的气态voc。
6、在一个实施例中，所述收集模块还包括：第一真空规；所述第一真空规与收集腔相连通；所述第一真空规用于监测收集腔中的气压。
7、在一个实施例中，所述热解析模块包括：热解析管以及加热单元；所述热解析管的一端与所述预处理模块的第一端相连，用于接收预处理模块输出的颗粒；所述热解析管的另一端穿过所述加热单元后与所述第一阀门相连，用于将所述气态voc输送到所述收集腔中；所述加热单元用于对热解析管进行加热，使所述热解析管中的颗粒中的voc转化为气态voc。
8、在一个实施例中，所述热解析管内还设置有第一限流板；所述第一限流板上开设有第一限流孔；所述第一限流板和所述第一限流孔用于调整传输到所述收集腔中的气态voc的流量。
9、在一个实施例中，所述第一限流板的厚度为0.5mm；所述第一限流孔的内径为0.5mm。
10、在一个实施例中，所述预处理模块包括：蜂窝活性炭、第二限流板以及空气动力学透镜；所述蜂窝活性炭的一端与所述第二限流板相连；所述蜂窝活性炭用于滤除气溶胶样本中的背景voc，所述第二限流板用于调节气溶胶样本的流量，并降低气溶胶样本的气压；所述第二限流板与所述空气动力学透镜的第一端相连；所述空气动力学透镜用于将所述气溶胶样本中的颗粒聚焦为颗粒束；所述空气动力学透镜的第二端与所述热解析模块的第一端相连，利用颗粒的惯性将所述颗粒束输送到所述热解析模块中；所述空气动力学透镜的第三端与所述真空模块相连。
11、在一个实施例中，所述第二限流板的厚度为0.1mm~5mm；所述第二限流板上开设有第二限流孔；所述第二限流孔的内径为0.05mm~5mm。
12、在一个实施例中，所述真空模块包括：前级泵、分子泵、第一连接管、第二连接管以及第三连接管；所述前级泵通过第一连接管与所述预处理模块的第二端相连，用于抽取所述预处理模块中气溶胶样本扩散的气体；所述前级泵还通过第二连接管与分子泵相连；所述分子泵通过第三连接管与所述收集模块的第二端相连，用于与所述前级泵相互配合抽取所述收集模块中的气体，以使所述收集模块中的气压低于第一气压阈值。
13、在一个实施例中，所述真空模块还包括：第五阀门以及第二真空规；所述第二真空规与第一连接管相连通，所述第一连接管通第五阀门后与所述预处理模块相连；所述第二真空规用于监测分子泵与前级泵之间的气压；所述第五阀门用于控制所述前级泵是否抽取所述预处理模块中气溶胶样本扩散的气体。
14、一种气溶胶颗粒voc热解析进样方法，应用于上述的气溶胶颗粒voc热解析进样装置，所述气溶胶颗粒voc热解析进样装置包括：预处理模块、热解析模块、真空模块以及收集模块；所述方法包括：利用所述真空模块抽取所述收集模块中的气体以使所述收集模块内的气压低于第一气压阈值；开启所述热解析模块进行预热；利用所述真空模块抽取所述预处理模块中的气体，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，包括：预处理模块、热解析模块、真空模块以及收集模块；
2.根据权利要求1所述的一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，所述收集模块包括：收集腔；所述收集腔上开设有第一开口、第二开口、第三开口以及第四开口；
3.根据权利要求2所述的一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，所述收集模块还包括：第一真空规；所述第一真空规与收集腔相连通；所述第一真空规用于监测收集腔中的气压。
5.根据权利要求4所述的一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，所述热解析模块包括：热解析管以及加热单元；
6.根据权利要求5所述的一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，所述热解析管内还设置有第一限流板；所述第一限流板上开设有第一限流孔；
7.根据权利要求6所述的一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，所述预处理模块包括：蜂窝活性炭、第二限流板以及空气动力学透镜；
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9.根据权利要求8所述的一种气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，其特征在于，所述真空模块还包括：第五阀门以及第二真空规；所述第二真空规与第一连接管相连通，所述第一连接管通第五阀门后与所述预处理模块相连；
10.一种气溶胶颗粒VOC热解析进样方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的气溶胶颗粒VOC热解析进样装置，所述气溶胶颗粒VOC热解析进样装置包括：预处理模块、热解析模块、真空模块以及收集模块；
...【技术特征摘要】
1.一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置，其特征在于，包括：预处理模块、热解析模块、真空模块以及收集模块；
2.根据权利要求1所述的一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置，其特征在于，所述收集模块包括：收集腔；所述收集腔上开设有第一开口、第二开口、第三开口以及第四开口；
3.根据权利要求2所述的一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置，其特征在于，所述收集模块还包括：第一真空规；所述第一真空规与收集腔相连通；所述第一真空规用于监测收集腔中的气压。
5.根据权利要求4所述的一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置，其特征在于，所述热解析模块包括：热解析管以及加热单元；
6.根据权利要求5所述的一种气溶胶颗粒voc热解析进样装置，其特征在于，所述热解析管内还设置有第...
【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，陈漫琪，黄正旭，李梅，李雪，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：
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