CN102706706B - 一种纳米气溶胶发生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于气溶胶技术领域的一种纳米气溶胶发生系统，此系统包括气溶胶发生器和扩散干燥管。其中气溶胶发生器包括瓶盖、瓶身、气体进口端、限流孔和气液碰撞装置。其中瓶盖处设有二次碰撞装置，瓶身与瓶盖之间用法兰盘连接并用硅胶套圈密封，气体进口端、限流孔和瓶身三者间用三个橡胶圈密封。扩散干燥管管内设有不锈钢网，封盖与管壁之间用橡胶圈密封。此系统可用来产生各种固体和液体气溶胶，例如硫酸铵、氯化钾、聚苯乙烯、油酸、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯等，生成气溶胶粒径几何平均值为20-80纳米。此系统操作简便、体积小、重量轻、密封性好、运行稳定性高，特殊设计方便连接、更换溶液和拆卸清洗，可用于气溶胶相关实验。
Description
技术领域
本发明属于气溶胶技术领域，具体涉及一种纳米气溶胶发生系统。
背景技术
气溶胶是指悬浮在气体中的固体或液体颗粒物，其同环境保护、医药卫生、化工生产等行业都密切相关，特别是粒径较小的纳米气溶胶。一种能稳定产生各种固态和液态纳米气溶胶的发生系统对于研究纳米颗粒物物理、化学和生物学特性、校正气溶胶测量仪器以及开发纳米气溶胶控制技术等都具有重要的意义。
目前气溶胶发生器多为针对空气过滤材料检测开发的生成微米和亚微米气溶胶的发生器。如公开号为CN102069047A、CN1974387A和CN101093218A的中国发明专利，分别涉及了用来生成大粒径液滴、大粒径固态颗粒物和亚微米固态氯化钠的发生器，不适于生成液态和固态的纳米气溶胶。另外这些系统体积相对较大、结构过于复杂，在外场测量和实验室测量中有诸多不便，溶液使用量大，且拆卸清洗和更换溶液都极其不方便。
发明内容
为了解决现有技术的上述不足，本发明旨在提供一种纳米气溶胶发生系统，可用来产生各种固体和液体纳米气溶胶，适合于气溶胶测量仪器校正、实验室测量和外场测量使用。
一种纳米气溶胶发生系统，其特征在于，由气溶胶发生器和扩散干燥管组成，其中气溶胶发生器的液滴出口端5通过连通管与扩散干燥管连接。
所述的气溶胶发生器由不锈钢制成，包括瓶盖6、瓶身1、气体进口端2、限流孔14、气液碰撞装置10和二次碰撞装置8；其中瓶身1与瓶盖6之间用硅胶套圈9进行密封并由法兰盘4连接；瓶盖6中间设有液滴出口端5，液滴出口端5与二次碰撞装置8相连接，二次碰撞装置8位于瓶身1内；气体进口端2末端有限流孔14，气体进口端2和气液碰撞装置10通过螺母3与瓶身1相连，三者之间分别用第一橡胶圈11、第二橡胶圈12、第三橡胶圈13进行密封。
所述的瓶身1直径为2英寸至4.5英寸。
所述的气体进口端2和液滴出口端5的接口钢管直径分别为0.25英寸至0.5英寸。
气体进口端2所进气体流量为1L/min至5L/min。
所述的限流孔孔径为0.005英寸至0.05英寸。
所述的扩散干燥管，其中管壁17用有机玻璃制造，封盖20由塑钢制造；管壁通过第四橡胶圈19与封盖20相连，干燥管内设有不锈钢网18。
所述的干燥管的直径为2英寸至5英寸，长度为15英寸至28英寸，其中气体进口端15和出口端21的接口钢管直径分别为0.25英寸至0.5英寸。
所述的干燥管内填充干燥剂或吸附剂。
本发明与现有技术相比，具有以下的优点及突出性效果：可用来产生各种固体和液体纳米气溶胶，例如硫酸铵、氯化钾、氯化钠、聚苯乙烯、油酸、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯等。通过调节实验条件，可生成粒径几何平均值在20-80纳米之间的气溶胶。发生器在瓶身与瓶盖处使用法兰盘连接，极大的方便了溶液的更换；在气体进口端和气液碰撞装置的设计，使仪器方便进行拆卸清洗；在瓶身瓶盖采用硅胶圈密封，在喷嘴处和高压气体入口端采用三层橡胶密封圈，确保了仪器的密封性，并为仪器的稳定运行提供了保证。该系统操作简便、体积小、重量轻、密封性好、运行稳定性高，可用于气溶胶仪器校正、实验室测量和外场测量。
附图说明
图1为气溶胶发生器的结构示意图；图中各标号代表：1—瓶身；2—气体进口端；3—螺母；4—法兰盘；5—液滴出口端；6—瓶盖；7—钢管；8—二次碰撞装置；9—硅胶套圈；10—气液碰撞装置；11—气液碰撞装置与气体进口端间的橡胶密封圈；12—瓶身与气体进口端间的橡胶密封圈；13—气液碰撞装置与瓶身间的橡胶密封圈；14—限流孔。
图2为扩散干燥管的结构示意图；图中各标号代表：15—气体进口端；16—管身；17—管壁；18—不锈钢网；19—橡胶密封圈；20—封盖；21—气体出口端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理、工作过程及具体实施方式作进一步的说明：
本发明由气溶胶发生器和扩散干燥管两部分组成。其中气溶胶发生器的液滴出口端通过连通管与扩散干燥管连接。气溶胶发生器通过高流速气体撞击含有溶质的液体，产生微米级液滴，液滴中溶剂在扩散干燥管中由于扩散吸附而被去除，生成纳米级溶质气溶胶。扩散干燥管可根据液滴中溶剂不同填充相应的干燥剂或吸附剂，例如硅胶可用来去除水、活性炭用来去除有机溶剂。
图1所示为气溶胶发生器的结构示意图。图中气溶胶发生器主要由瓶身1和瓶盖6组成，两者之间有硅胶套圈9，并通过法兰盘4连接。气体入口端2和气液碰撞装置10通过螺母3与瓶身1相连，气体入口端2和瓶身1之间有第二橡胶密封圈12，气液碰撞装置10和气体进口端2之间有第一橡胶密封圈11，气液碰撞装置10与瓶身1之间有第三橡胶密封圈13；瓶盖6中间设有液滴出口端5，液滴出口端5与二次碰撞装置8相连。气体入口端2末端为限流孔14，钢管7位于瓶身1中，限流孔14的下端，分别见图1a-图1c.
图2所示为扩散干燥管的结构示意图。图中管壁17通过第四橡胶密封圈19与封盖20相连，气体进口端15和气体出口端21在管身16内分别与不锈钢网18相连，并分别通过首尾两端的封盖20。液滴出口端5通过连接管与气体进口端15相连，从而使气溶胶发生器和扩散干燥管相连。
气溶胶发生器通过高流速气体撞击含有溶质的液体，产生微米级液滴，液滴中溶剂在扩散干燥管中由于扩散吸附而被去除，生成纳米级溶质气溶胶。
在使用过程中，向气溶胶发生器内加入所需溶液，并确保溶液没过套在钢管7上的特氟龙软管。将硅胶套圈9置于瓶身1与瓶盖6之间，并用法兰盘4连接瓶身与瓶盖，气体进口端2与气源采用卡套接头进行连接。当气体进入限流孔14时，见图1c，由于过流断面面积急剧减少，使得气体流速增大，并在局部形成负压。发生器内的溶液在负压的作用下被吸至气液碰撞装置10内，见图1b,与高速气体发生剧烈碰撞，形成含有溶质的液滴。粒径大的液滴由于其较大的惯性作用而与二次碰撞装置8发生碰撞，而粒径小的液滴则能绕过此碰撞装置，并从液滴出口端5进入扩散干燥管中。扩散干燥管管身16中填充干燥剂/吸附剂。气溶胶发生器产生的液滴从气体进口端15进入到管内的不锈钢网18中，并在扩散吸附作用下除去溶剂，残留下溶质，从而生成所需的纳米气溶胶。
实验结束时，只需打开法兰盘4，便可进行溶液的更换和仪器内部的清洗。为除去残留在钢管7和气液碰撞装置10内的溶液和溶质，可将纯溶剂置于发生器中，运行一段时间进行清洗。如有需要，可通过拆卸连接在气体进口端2与瓶身1上的三个连接螺母3，见图1a，将气体进口端2、瓶身1和气液碰撞装置10分开，从而对气体进口端2和气液碰撞装置10进行更彻底的清洗。
Claims (3)
1.一种纳米气溶胶发生系统，其特征在于，由气溶胶发生器和扩散干燥管组成，其中气溶胶发生器的液滴出口端(5)通过连通管与扩散干燥管连接；
所述的气溶胶发生器由不锈钢制成，包括瓶盖(6)、瓶身(1)、气体进口端(2)、限流孔(14)、气液碰撞装置(10)和二次碰撞装置(8)；其中瓶身(1)与瓶盖(6)之间用硅胶套圈(9)进行密封并由法兰盘(4)连接；瓶盖(6)中间设有液滴出口端(5)，液滴出口端(5)与二次碰撞装置(8)相连接，二次碰撞装置(8)位于瓶身(1)内；气体进口端(2)末端有限流孔(14)，钢管(7)位于瓶身(1)中，限流孔(14)的下端；气体进口端(2)和气液碰撞装置(10)通过螺母(3)与瓶身(1)相连，三者之间分别用第一橡胶圈(11)、第二橡胶圈(12)、第三橡胶圈(13)进行密封；所述的扩散干燥管，其中管壁(17)用有机玻璃制造，封盖(20)由塑钢制造；管壁通过第四橡胶圈(19)与封盖(20)相连，干燥管内设有不锈钢网(18)；
所述的气体进口端(2)和液滴出口端(5)的接口钢管直径分别为0.25英寸至0.5英寸；
所述的干燥管的直径为2英寸至5英寸，长度为15英寸至28英寸，其中气体进口端(15)和出口端(21)的接口钢管直径分别为0.25英寸至0.5英寸；
气体进口端(2)所进气体流量为1L/min至5L/min；
所述的限流孔孔径为0.005英寸至0.05英寸。
2.根据权利要求1所述的一种纳米气溶胶发生系统，其特征在，所述的瓶身(1)直径为2英寸至4.5英寸。
3.根据权利要求1所述的一种纳米气溶胶发生系统，其特征在于，所述的干燥管内填充干燥剂或吸附剂。
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