样本预浓缩器制造技术

提供了一种样本预浓缩器。在该样本预浓缩器中，样本气体注入口连接至干燥气体供应源和气体分析系统，以浓缩样本气体，该样本预浓缩器包括：包含由碳纳米管-金属纳米络合物构成的吸附体的样本浓缩单元；用于选择性地将所述样本气体注入口连接至干燥气体供应源和气体分析系统且控制样本浓缩单元对样本气体的吸附和解吸附的管道开关阀；以及用于连接样本气体注入口、干燥气体供应源、气体分析系统、样本浓缩单元和管道开关阀的多个管道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于吸附和解吸附气体样本的样本预浓缩器，更具体地，涉及包括由碳纳米管-金属纳米络合物构成的吸附体的样本预浓缩器。
技术介绍
气体传感器已广泛用于诸如工业安全、环境监测系统、食品工业、医疗服务以及其他领域的应用中。在现有技术中主要使用仅感测特定气体的一类气体传感器，然而近些年电子鼻技术得到发展，其中气体传感器设置成阵列模式，以感测对气味和异味的响应模式。为了使用上述的气体分析系统，如气体传感器、电子鼻以及气相色谱分析，来分析气体样本，例如挥发性有机化合物(VOC)，需要可以吸附和解吸附气体样本的样本预浓缩器。作为样本预浓缩器的一个示例，公开号为10-2005-0059364的韩国专利公开了一种用于吸附和解吸附气体的预浓缩器，该预浓缩器使用由碳纳米管构成的吸附体，且公开了一种用于制造该预浓缩器的方法。更具体地，在公开号为10-2005-0059364的韩国专利中公开的吸附体是通过直接在电极上生长碳纳米管形成的。然而，该预浓缩器具有这样的问题，由碳纳米管的紧密生长造成的压力下降导致不能精确测量气体流速，且因为非常低的生长密度导致了碳纳米管的低吸附量，从而很难将不同种类的混合气体浓缩成合适的浓度。作为样本预浓缩器的另一个示例，公开号为10-2006-0061629的韩国专利公开了一种具有移除水蒸汽能力的样本预浓缩器。在公开号为10-2006-0061629的韩国专利中公开的样本预浓缩器包括样本浓缩单元，该样本浓缩单元具有与大多数标准化类型的常规气体吸附/解吸附单元类似的配置 ，其中将固态吸附体，例如Tenax或者Carbotrap作为样本浓缩单元中的吸附体,其因为具有比其他吸附体更低的吸附效率但展示出对水的低亲和力而得到广泛使用，对水的低亲和力导致由水分造成的副作用的降低，且该预浓缩器还具有水分移除单元，以将气体传感器连接至样本预浓缩器的后端。在此，样本浓缩单元用于浓缩样本以及初步移除水分，且水分移除单元用于再次移除水分。为完全移除水分，水分移除单元使用吸附体，例如硅珠，其可以选择性地将水作为极性分子之一进行吸附。作为样本预浓缩器的另一个示例，7，430，928号的美国专利公开了“分析用蒸汽浓缩方法和装置”。在该美国专利中，通过下述方式设置样本浓缩单元，即，以可吸附挥发性有机化合物的吸附体来填充由镍制成的多孔泡沫金属的内部，以及以金属丝筛网来固定该泡沫金属和吸附体。在此，多孔泡沫金属用于实现吸附体的有效热传递。然而，泡沫金属存在这样的问题，由于很难形成尺寸均匀的孔，填充孔的吸附体的分布不均衡，且能够形成在泡沫金属中的孔具有非常受限的孔尺寸。同时，除了碳纳米管和2、6_联苯抱氧多孔聚合物型Tenax，可使用的挥发性有机化合物吸附体还包括石墨化的碳型Carbopack、碳分子筛型Carbosieve、Carbopack、 Carboxen等。然而，上述吸附体在有效浓缩微量挥发性有机化合物方面受到限制。
技术实现思路
技术问题本专利技术的这些和其他方面提供了一种使用碳纳米管-金属纳米络合物作为吸附体的样本预浓缩器。解决问题的方案根据本专利技术的一个示例性实施方式的样本预浓缩器的特征在于,样本气体注入口连接至干燥气体供应源和气体分析系统，以浓缩样本气体。在此，样本预浓缩器包括包含由碳纳米管-金属纳米络合物构成的吸附体的样本浓缩单元；管道开关阀，用于将样本气体注入口选择地连接至干燥气体供应源和气体分析系统，以及用于控制样本浓缩单元对样本气体的吸附和解吸附；以及，多个管道，用于连接样本气体注入口、干燥气体供应源、气体分析系统、样本浓缩单元和管道开关阀。根据本专利技术的一个示例性实施方式，样本浓缩单元可包括第一管道；碳纳米管-金属纳米络合物，填充在第一管道中，用于吸附和解吸附样本气体；设置在碳纳米管-金属纳米络合物的两端中的固定件，用于固定碳纳米管-金属纳米络合物；以及，加热件，该加热件用于加热第一管道，以解吸附被吸附进碳纳米管-金属纳米络合物内的挥发性有机化合物。每个碳纳米管-金属纳米络合物可具有IOnm至IOOOnm的尺寸，且碳纳米管-金属纳米络合物的含量可为Img至lg。固定件可包括一对玻璃丝，每个玻璃丝的两端分别被设置在碳纳米管-金属纳米络合物的端部中；以及，一对不锈钢网，分别设置在玻璃丝的外侧。加热件可由镍-铬(Ni-Cr)或者钼丝制成，且可包括包围第一管道的热丝。样本浓缩单元还可包括用于检测第一管道的温度的温度传感器以及安装在温度传感器中的绝缘管。根据本专利技术的一个示例性实施方式的样本预浓缩器还可包括恒定温度单元，用于防止样本气体凝结。在该情况下，恒定温度单元可包括恒定温度块和恒定温度管。管道开关阀可由10端口的阀构成，且可使用管道开关阀实现反冲洗功能。根据本专利技术的一个示例性实施方式的样本预浓缩器还可包括压力传感器，用于检测由干燥气体供应源提供的干燥气体；水分移除单元，用于移除干燥气体中存在的水分； 流速控制器，用于控制干燥气体的流速；以及，泵，用于排出移动通过样本浓缩单元的干燥气体。专利技术的有益效果因为如上所述设置的样本预浓缩器使用由碳纳米管-金属纳米络合物构成的吸附体，由于其快速且有效的导热性，该样本预浓缩器可在低于传统的样本预浓缩器的吸附温度下操作。另外，样本预浓缩器可用于有效浓缩有害的气体样本，如挥发性有机化合物。此外，由于碳纳米管-金属纳米络合物在将被解吸附的气体样本提供至气体分析系统的步骤中实现了出色的热扩散，被解吸附的挥发性有机化合物的样本可被有效集中， 从而具有出色的可分解能力。此外，因为热丝由镍-铬或者钼丝构成，以在5秒的短时间周期内加热样本浓缩单元，因此样本预浓缩器可用于减小待解吸附的挥发性有机化合物在解吸附温度方面的差异，以及用于改进气体分析系统的可分解能力。此外，通过将被解吸附的挥发性有机化合物提供至气体分析系统且同时操作管道开关阀，样本预浓缩器可用于实现反冲洗功能。此外，通过使用恒定温度单元，样本预浓缩器可用于防止挥发性有机化合物在漂移管(drift conduit)和管道开关阀中被压缩。附图说明图I和图2为示出根据本专利技术的一个示例性实施方式的样本预浓缩器的设置的示意性视图。在此，图I示出在吸附样本步骤中样本预浓缩器的设置，且图2示出在解吸附样本步骤中样本预浓缩器的设置。图3和图4为示出根据本专利技术的一个示例性实施方式的样本浓缩单元110的设置的示意性视图。在此，图3示出样本浓缩单元110的纵向方向上的剖视图，且图4示出取自图3所示视图中的线“IV-IV”的剖视图。图5为示出曲线图和表格的视图，该曲线图和表格包括测量碳纳米管-金属纳米络合物114解吸附挥发性有机化合物的能力所获得的结果，该碳纳米管-金属纳米络合物 114作为根据本专利技术的一个示例性实施方式的样本浓缩单元110中的吸附体。图6至图8为示出曲线图和表格的视图，该曲线图和表格包括测量碳纳米管-金属纳米络合物114吸附挥发性有机化合物的能力所获得的结果，该碳纳米管-金属纳米络合物114作为根据本专利技术的一个示例性实施方式的样本浓缩单元110中的吸附体。具体实施例方式下文中将参考附图详细描述根据本专利技术的示例性实施方式的样本预浓缩器。此外，附图中具有相同或者相似功能和效果的部件具有相同的参考编号。然而，根据本专利技术的示例性实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴翰浯，李洋源，具荣美，郑光祐，
申请(专利权)人：株式会社百奥尼，
类型：发明
国别省市：