CN102612643B - 样本预浓缩器 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

样本预浓缩器
技术领域
本发明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。
背景技术
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[参看《分析师》(Analyst)，2002，127卷，1061-1068页，C.J.Lu和E.T.Zellers]，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。
发明内容
技术问题
本发明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
根据本发明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。
根据本发明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10nm至1000nm的尺寸，且碳纳米管-金属纳米络合物的含量可为1mg至1g。
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)或者铂丝制成，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。
根据本发明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。
根据本发明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。
发明的有益效果
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-铬或者铂丝构成，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1和图2为示出根据本发明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1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为示出根据本发明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作为根据本发明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作为根据本发明的一个示例性实施方式的样本浓缩单元110中的吸附体。
具体实施方式
下文中将参考附图详细描述根据本发明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，根据本发明的示例性实施方式，对于本发明的详细描述，可以考虑省略对已知部件以及对其相关设置的描述，因为其可能造成对本发明主旨的不必要的混淆。因此，出于简便的原因，可考虑简略或简化附图中示出的一些特征，且附图及其部件不必须以正确的比例示出。然而，应理解，对于本领域一般技术人员来说显而易见的是，可以作出其他等效方案和修改方案。
图1和图2为示出根据本发明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1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。
另外，图3和图4为示出根据本发明的一个示例性实施方式的样本浓缩单元的设置的示意性视图。在此，图3示出样本浓缩单元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。
根据本发明的一个示例性实施方式，样本预浓缩器100包括样本浓缩单元110、管道开关阀130和多个管道，其中，样本气体注入口200连接至干燥气体供应源300和气体分析系统400。
样本气体注入口200用于将大气中的样本气体提供给样本预浓缩器100的样本浓缩单元110。
干燥气体供应源300用于将干燥气体(例如氮气)提供给样本浓缩单元110，且气体分析系统400用于分析被吸附进样本浓缩单元110和从样本浓缩单元110中被解吸附的样本，例如挥发性有机化合物。
样本浓缩单元110包括耐热玻璃管112、碳纳米管-金属纳米络合物114、热丝116、温度传感器118以及固定件120和122。
作为吸附体的碳纳米管-金属纳米络合物114被填充在玻璃管112内，且玻璃丝120和不锈钢网122分别设置在玻璃管112的两端中，以固定碳纳米管-金属纳米络合物114。在该情况下，不锈钢网122分别设置在玻璃丝122的外侧。
玻璃管112为耐热玻璃，其在500℃或更高的温度下是物理稳定和化学稳定的，且由可以迅速将足够量的热量传递至吸附体的材料制成。
热丝116安装在玻璃管112外部，且当被浓缩过的样本，例如挥发性有机化合物从填充该玻璃管112的碳纳米管-金属纳米络合物114中被解吸附时，热丝116用于提高玻璃管112的温度。
热丝116由具有5Ω至10Ω的电阻值的镍-铬(Ni-Cr)或者铂(Pt)丝制成，以在5秒的短时间周期内促使玻璃管112的温度升高至350℃。
温度传感器118安装在绝缘管124内，以在玻璃管112的温度升高时迅速检测玻璃管112的温度变化。在这种情况下，绝缘管124可由绝缘材料制成，例如微量吸移毛细管、耐热毛细玻璃管或者聚酰亚胺。
同时，在样本浓缩单元110具有用于在由硬件程序(未示出)设置的温度下允许适量的电流流至热丝116从而控制样本预浓缩器100的系统的情况下，为了清晰可以省略温度传感器118。
在美国专利US 7,217,311(以碳纳米管加强的金属纳米复合物粉末的制造方法以及由此制备的粉末)中和在公开号为10-2005-0012556的韩国专利(以碳纳米管加强的金属纳米复合物粉末及其制造工艺)中公开的化合物可用作碳纳米管-金属纳米络合物114，以作为用于挥发性有机化合物的吸附体。
碳纳米管-金属纳米络合物114具有均匀分布在碳纳米管中的粉末颗粒形式的金属纳米颗粒。在这种情况下，金属纳米颗粒具有预定的尺寸，而纳米颗粒相互连接从而具有圆形形状。因此，碳纳米管-金属纳米络合物114具有较大的表面面积，且显示出均匀的和出色的导热性。
当上述碳纳米管-金属络合物114用作吸附体时，样本预浓缩器被设置为有效地浓缩有害的气体样本，例如挥发性有机化合物，且由于碳纳米管-金属纳米络合物114的快速且有效的导热性，上述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。在此，使用热吸附和解吸附方法操作传统的样本预浓缩器。
此外，由于碳纳米管-金属纳米络合物114在将被解吸附的气体样本提供至气体分析系统400的步骤中实现了出色的热扩散，所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。
碳纳米管-金属纳米络合物114中的金属可选自由用于形成水溶性金属盐或金属水合物的多数金属材料构成的组，例如钴、铜、镍、钛、银、铝、铁、钨等。基于碳纳米管的总量，金属占据10％至95％的量。
碳纳米管-金属纳米络合物114的尺寸可在10nm至1000nm的范围内，且碳纳米管-金属纳米络合物的含量可为1mg至1g。
管道开关阀130被设置为将样本气体注入口200连接至样本浓缩单元110以使得样本浓缩单元110可以吸附样本气体，且其还被设置为将气体分析系统400连接至样本浓缩单元110以使得从样本浓缩单元110中解吸附的样本(挥发性有机化合物)可被提供给气体分析系统400。
如上所述的，管道开关阀130被设置为选择性地将样本气体注入口200、干燥气体供应源300和气体分析系统400与样本浓缩单元110组合。下文中，将详细描述其组件的连接关系。
根据本发明的一个示例性实施方式，管道开关阀130由各具有10个端口的10端口阀构成。在此，10个端口由参考编号P1至P10表示，且10个端口中的成对端口通过内部管相互连接。
例如，第一端口(P1)通过内部管与第二端口(P2)连接，且第三端口(P3)通过内部管与第四端口(P4)连接。以相同的方式，第五端口(P5)与第六端口(P6)连接，第七端口(P7)与第八端口(P8)连接，且第九端口(P9)与第十端口(P10)连接。
参考图1，第一端口(P1)通过第一管道(L1)与样本气体注入口200连接。两路阀(V1)设置在第一管道(L1)中，以选择性地将样本气体提供给第一端口(P1)。
通过内部管与第一端口(P1)相连接的第二端口(P2)通过第二管道(L2)与第九端口(P9)连接，且样本浓缩单元110安装在第二管道(L2)的中部。
第三管道(L3)与第十端口(P10)连接，第十端口(P10)通过内部管与第九端口(P9)连接，且两路阀(V2)和泵(P)顺序地安装在第三管道(L3)中。
第四管道(L4)在安装有第一管道(L1)的两路阀(V1)的位置上被分支，然后与第八端口(P8)连接，且通过内部管与第八端口(P8)相连接的第七端口(P7)通过第五管道(L5)与第三端口(P3)连接，且通过内部管与第三端口(P3)相连接的第四端口(P4)通过第六管道(L6)在泵(P)的后部与第三管道(L3)连接。
同时，第四管道(L4)中途与第七管道(L7)连通，干燥气体供应源300通过第七管道(L7)与第五端口(P5)连接，且通过内部管与第五端口(P5)相连接的第六端口(P6)通过第八管道(L8)与气体分析系统400连接。在此，由参考编号132表示的部件表示供至少两个管道连通的部件。在这种情况下，由参考编号132表示的部件在视图中看起来是交叉的，但实际上并非相互连通。
同时，仅在第七管道(L7)的前方安装用于检测干燥气体压力的压力传感器310、用于移除干燥气体中存在的水分的水分移除单元320以及用于控制干燥气体流速的流速控制器330，干燥气体供应源300通过第七管道(L7)与第五端口(P5)连接。
另外，一些管道套有恒定温度管142，且管道开关阀130和一些管道设置在恒定温度块144中。
下文中将参考图1和图2详细描述吸附和解吸附样本的步骤。
现在，参考图1详细描述吸附样本以浓缩大气中存在的非常少量的挥发性有机化合物的步骤。在此，如上所述的，管道开关阀130中的端口(P1至P10)分别连接至相应的管道。
在这种情况下，当包含挥发性有机化合物的空气通过样本气体注入口200被吸入时，空气顺序地通过第一管道(L1)，第一端口(P1)和第二端口(P2)、第二管道(L2)、第九端口(P9)和第十端口(P10)、以及第三管道(L3)，且最终被排放到外部环境中。在该情况下，在空气流动过程中，挥发性有机化合物被吸附入样本浓缩单元110中的碳纳米管-金属纳米络合物114内。
同时，在吸附样本的步骤中，干燥气体供应源300提供干燥气体，例如高纯度氮气。所提供的氮气的压力和流速分别由压力传感器310和流速控制器330控制，使得所提供的氮气可被提供给气体分析系统400，且氮气中的水分在水分移除单元320例如水分捕集器中被移除。
下文中将参考图2详细描述解吸附样本以分析根据上述步骤吸附的挥发性有机化合物的步骤。
首先，操作管道开关阀130，以解吸附被吸附入碳纳米管-金属纳米络合物114内的样本。在管道开关阀130的该操作之后，当管道开关阀130从图1所示的设置逆时针旋转大致30°时，管道开关阀130恢复成图2所示的设置。
因此，第一管道(L1)与第十端口(P10)连接，第二管道(L2)与第一端口(P1)和第八端口(P8)连接，且第三管道(L3)与第九端口(P9)连接。另外，第四管道(L4)与第七端口(P7)连接，第五管道(L5)与第二端口(P2)和第六端口(P6)连接，且第六管道(L6)与第三端口(P3)连接。此外，第七管道(L7)与第四端口(P4)连接，且第八管道(L8)与第五端口(P5)连接。
当如上所述地操作管道开关阀130时，在操作阀130的同时或者在其之后立即操作热丝116。因此，样本浓缩单元110中的玻璃管112的温度在操作热丝116之后5秒内升高至大致350℃。
随着玻璃管112的温度的升高，从碳纳米管-金属纳米络合物114中解吸附的挥发性有机化合物通过第二管道(L2)、第一端口(P1)和第二端口(P2)、第五管道(L5)、第六端口(P6)和第五端口(P5)、以及第八管道(L8)被提供给气体分析系统400。
当完成对样本的解吸附后，管道开关阀130恢复至初始位置，即如图1所示的位置，以执行反冲洗模式。
这使得可以将解吸附步骤与将所解吸附的样本注入气体传感器和气体分析系统400中的步骤完全分开，以及使得可以冲洗第五管道(L5)。
基于所连接的管道或者流动气体的温度和功能，上述管道(L1至L8)可使用由不锈钢、特氟龙和Tygon制成的各种管，且当气相色谱分析仪与第八管道(L8)的后端连接时，可通过将毛细分离柱与第八管道(L8)连接来使用第八管道(L8)。
另外，当升高玻璃管112的温度以解吸附和放出保持在碳纳米管-金属纳米络合物114中的挥发性有机化合物，然后将管道开关阀130变成如图1所示的位置时，通过仅操作两路阀(V2)和泵(P)来实现对样本浓缩单元110的清洗。
图5至图8示出特定的实验性示例，其说明了碳纳米管-金属纳米络合物114的吸附和解吸附性能以及对挥发性有机化合物的浓缩性能。
实验性示例1
测量解吸附带宽，从而确定当即刻加热样本浓缩单元110时挥发性有机化合物多快地从碳纳米管-金属纳米络合物114中被解吸附并被注入气体分析系统400内。
将挥发性有机化合物注入样本预浓缩器100中，且在即刻升高挥发性有机化合物的温度的同时操作管道开关阀130，从而由传统气相色谱分析仪(安捷伦的7890A)的火焰离子化检测器(FID)来检测挥发性有机化合物的半高宽(FWHM)，由此完成该实验。
在这种情况下，将传统的吸附体(Carbopack X)和各种类型的碳纳米管-金属纳米络合物114(10mg颗粒尺寸为1000nm的CNT-Co，10mg颗粒尺寸为100nm的CNT-Ni，以及10mg颗粒尺寸为1000nm的CNT-Cu-所有产品来自BIONEER公司)用作吸附体，且将异丙醇、2-丁酮、1，2-二氯乙烷、苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯用作挥发性有机化合物(VOC)。在该情况下，挥发性有机化合物的浓度调整为50ppb。
测量碳纳米管-金属纳米络合物114对挥发性有机化合物的解吸附能力所获得的结果列在如图5所示的曲线图和表格中。
如图5中所示，其揭露了碳纳米管-金属纳米络合物114中的CNT-Ni纳米颗粒具有100nm的颗粒尺寸，该尺寸大大小于CNT-Co和CNT-Cu纳米颗粒的颗粒尺寸(即，1000nm)。因此，有机化合物的解吸附受到碳纳米管-金属纳米络合物114的尺寸的影响。
然而，当使用具有相同颗粒尺寸的不同种类的金属纳米颗粒时，观察3秒内的金属纳米颗粒的FWHM，具有类似的结果。因此可见，所吸附的挥发性有机化合物在室温下有效地从碳纳米管-金属纳米络合物114中被解吸附。
实验性示例2
执行该实验，以测量碳纳米管-金属纳米络合物114的吸附容积(即穿透体积)。
吸附容积被定义为直到通过样本浓缩单元110之后的特定样本的浓度降低至该样本通过样本浓缩单元110之前的浓度的10％时所吸入的大气样本的体积。
以下述步骤执行该实验。首先，安装250ml的采样环来代替样本预浓缩器100，以对特定浓度的气体混合物采样，且使用气相色谱分析仪的毛细分离柱(HP-1，30m×0.32mm×1μm)和FID探测器对其进行分析。
接下来，将本发明的样本预浓缩器100安装在250ml的采样环的前端中，且以100ml/min的恒定速率吸入挥发性有机化合物，但不执行样本浓缩单元110的解吸附步骤，然后使用气相色谱分析仪对其进行分析。
以100ml/min的速率重复注入气体混合物，直至样本浓缩单元110中的碳纳米管-金属纳米络合物114饱和。然后，若所测得的分析样本的峰值强度为在250ml的采样环中测得的峰值强度的10％，则将吸入的气体混合物的体积确定为吸附容积。
测量500ppb的挥发性有机化合物(例如苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯、2-丙醇、2-丁酮、1，2-二氯乙烷)对各种碳纳米管-金属纳米络合物(10mg颗粒尺寸为500nm的CNT-Al，颗粒尺寸为1000nm的CNT-Cu，以及颗粒尺寸为100nm的CNT-Ni-所有产品来自BIONEER公司)的吸附性。然后，在图6至图8中示出实验结果。
在图6至图8中，图6示出将10mg的颗粒尺寸为500nm的CNT-Al用作吸附体，图7示出将颗粒尺寸为1000nm的CNT-Cu用作吸附体，以及图8示出将颗粒尺寸为100nm的CNT-Ni用作吸附体。
根据该实验结果，其示出根据连接至碳纳米管-金属纳米络合物114的金属和金属纳米颗粒的尺寸，碳纳米管-金属纳米络合物114存在性能上的差异，然而，与传统的吸附体相比，碳纳米管-金属纳米络合物114可用于有效地浓缩具有比苯更高的分子量的挥发性有机化合物。另外，已证实，相比于传统的吸附体，碳纳米管-金属纳米络合物114具有更出色的解吸附性能。
因此，包含有根据本发明的吸附体的样本预浓缩器100可用于有效改进气体传感器或者气体分析系统400的可分解能力。
如上所述的，根据本发明的样本预浓缩器100可用于拓展便携式分析设备，以检测、分类和监控微量(几ppb)的挥发性有机化合物。另外，样本预浓缩器100可用于实时监测居住环境和工业环境，如大气中的挥发性成分、生物物种中的挥发性成分、清洁剂中的香气成分、柴油滤纸中的碳氢化合物以及坏气味，且可在可用于化学、医学科学、军事和国家安全的下一代超灵敏传感器的发展中起到重要作用。

Claims (13)

1.一种样本预浓缩器，其中，样本气体注入口(200)连接至气体分析系统(400)，以浓缩样本气体，该样本预浓缩器包括：
样本浓缩单元(110)，该样本浓缩单元(110)包括由碳纳米管-金属纳米络合物(114)构成的吸附体；以及
管道开关阀(130)，其用于选择性地将所述样本气体注入口(200)连接至干燥气体供应源(300)和气体分析系统(400)且用于控制所述样本浓缩单元(110)对样本气体的吸附和解吸附。
2.如权利要求1所述的样本预浓缩器，其中，所述碳纳米管-金属纳米络合物(114)中的金属选自由钴、铜、镍、钛、银、铝、铁和钨构成的组。
3.如权利要求1所述的样本预浓缩器，其中，所述样本浓缩单元(110)包括：
第一管道；
碳纳米管-金属纳米络合物(114)，其填充在该第一管道中，用于吸附和解吸附样本气体；
固定件，其设置在所述碳纳米管-金属纳米络合物(114)的两端中，以固定所述碳纳米管-金属纳米络合物(114)；以及，
用于加热所述第一管道的加热件，以解吸附被吸附入所述碳纳米管-金属纳米络合物(114)中的挥发性有机化合物。
4.如权利要求3所述的样本预浓缩器，其中，每个所述碳纳米管-金属纳米络合物(114)具有10nm至1000nm的尺寸。
5.如权利要求3所述的样本预浓缩器，其中，所述碳纳米管-金属纳米络合物(114)的含量为1mg至1g。
6.如权利要求3所述的样本预浓缩器，其中，所述固定件包括：
一对玻璃丝(120)，每个具有分别设置在所述碳纳米管-金属纳米络合物(114)的两端中的两个端部；以及，
一对不锈钢网(122)，分别设置在所述玻璃丝(120)的外侧。
7.如权利要求3所述的样本预浓缩器，其中，所述加热件由镍-铬(Ni-Cr)或者铂丝制成，且包括围绕第一管道的热丝(116)。
8.如权利要求3所述的样本预浓缩器，其中，所述样本浓缩单元(110)还包括用于检测所述第一管道的温度的温度传感器(118)以及安装在所述温度传感器(118)内的绝缘管(124)。
9.如权利要求3所述的样本预浓缩器，还包括恒定温度单元，用于防止样本气体凝结。
10.如权利要求9所述的样本预浓缩器，其中，所述恒定温度单元包括恒定温度块(144)和恒定温度管(140)。
11.如权利要求1所述的样本预浓缩器，其中，所述管道开关阀(130)由10端口阀构成。
12.如权利要求11所述的样本预浓缩器，其中，所述管道开关阀(130)用于实现反冲洗功能。
13.如权利要求1至10中任一项所述的样本预浓缩器，还包括：
干燥气体供应源(300)；
用于检测由该干燥气体供应源(300)提供的干燥气体的压力的压力传感器(310)；
用于移除所述干燥气体中存在的水分的水分移除单元(320)；
用于控制所述干燥气体的流速的流速控制器(330)；以及，
用于排出通过所述样本浓缩单元(110)的干燥气体的泵。
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