CN102706979B - 一种苯并a芘浓度测试方法及测试装置 - Google Patents

Abstract

一种苯并a芘浓度测试方法，包括：步骤一，使用采样泵(7)采集空气，使用流量控制器(6)对采样泵所采样的空气体积进行标定；步骤二，使用静电收集装置收集采样泵收集的空气中的颗粒；步骤三，使用提取器(3)提取静电收集装置收集的颗粒所吸附的苯并a芘；步骤四，使用色谱仪(8)测定样本中的苯并a芘；步骤五，使用工控机(9)计算得出空气中苯并a芘浓度值。还公开了一种苯并a芘浓度测试装置。上述方法和装置可以快速、准确测定大气中苯并a芘浓度值。

Description

一种苯并a芘浓度测试方法及测试装置

技术领域

本发明涉及一种苯并a芘浓度测试方法及测试装置，属于环境监测领域。

背景技术

苯并a芘是多环芳烃中毒性最大的一种强烈致癌物质，很容易被大气中的飘尘吸附，通过呼吸进入人体，诱发癌变。已被世界公认为三大强致癌物之首，严重威胁人们的身体健康，对苯并a芘的治理已刻不容缓。

要对苯并a芘进行有效治理，必须要有科学准确的监测手段。目前对苯并a芘检测是通过传统的实验室分析方法来实现的。如：

GB 8917-88《空气质量飘尘中苯并a芘的测定乙酰化滤纸层折荧光分光光度法》；

GB/T 15439-1995《环境空气苯并a芘测定高效液相色谱法》；

H.J/T 40-1999《固定污染源排气中苯并a芘的测定高效液相色谱法》。

上述国家标准规定的测试方法均通过实验室分析，由人工操作，通过现场采样，实验室分析处理，最终获得测定结果。用实验室分析方法来实现对苯并a芘的检测，实时性很差，效率很低，很难满足在一定时限内实时地获取大范围内各检测点的苯并a芘浓度数据的需求，限制了对苯并a芘污染的检测。

已经公开的专利文献中涉及苯并a芘测试的技术如下：

专利公开号CN101957374A的发明专利公开了一种苯并a芘快速检测卡，用于检测食物中苯并a芘含量，准确快速，但是仅适用于固态或者液态可食用物质，不能对空气中苯并a芘含量进行检测。

专利公开号CN102393389A的发明专利公开了一种苯并a芘测试方法，以非致癌物蒽为标准对苯并a芘进行定量。

专利公开号JP57-172233A的发明专利公开了一种空气中携带苯并a芘的浮游颗粒进行检测的装置。

上述技术均不能快速、准确获得大气中实时苯并a芘浓度。

专利公开号CN201867398U的实用新型专利公开了一种苯并a芘在线测试装置，提供了一种快速获得大气中实时快速获取苯并a芘浓度的装置，但由于采用了滤筒采集空气中的颗粒，因此导致测试结果不准确，且滤筒清洗困难，容易发生堵塞，导致仪器发生故障。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种苯并a芘浓度测试方法及测试装置，该测试方法和装置能够实时准确的监测环境空气中的苯并a芘浓度。

本发明的技术解决方案是：

一种苯并a芘浓度测试方法；

步骤一，使用采样泵(7)采集空气，使用流量控制器(6)对采样泵所采样的空气体积进行标定；

步骤二，使用静电收集装置收集采样泵收集的空气中的颗粒；

步骤三，使用提取器(3)提取静电收集装置收集的颗粒所吸附的苯并a芘；

步骤四，使用色谱仪(8)测定样本中的苯并a芘；步骤五，使用工控机(9)计算得出空气中苯并a芘浓度值。

通过静电收集装置的负离子发生装置使得颗粒带负电，从而吸附到带正电的颗粒收集装置上。

其中颗粒收集装置为圆筒形，负离子发生装置为圆柱状，负离子发生装置同轴的设置于颗粒收集装置内；或者颗粒收集装置为盘状并由若干放射状隔板隔出独立空间，负离子发生装置包括多个连接到中心轴的放射状电极，放射状电极与颗粒收集装置中放射状隔板隔出的独立空间一一对应。

一种苯并a芘浓度测试装置；包括通过管路依次连接的超声波提取器(3)、流量控制器(6)和采样泵(7)，所述超声波提取器(3)内设置有静电收集装置，所述超声波提取器(3)的进气管路上设有电磁阀DZF2，所述超声波提取器(3)与所述流量控制器(6)的连接管路上设有电磁阀DZF4，所述超声波提取器(3)通过电磁阀DZF7与高效液相色谱仪(8)管路连接，所有上述部件均在工控机(9)控制下工作。

该测试装置还包括与所述超声波提取器(3)通过管路依次连接的定容器(2)和蠕动泵(1)，所述定容器(2)与所述超声波提取器(3)的连接管路上设有电磁阀DZF1。

所述静电收集装置包括颗粒收集装置和负离子发生装置，其中颗粒收集装置为圆筒形，负离子发生装置为圆柱状，负离子发生装置同轴的设置于颗粒收集装置内。

所述静电收集装置包括颗粒收集装置和负离子发生装置，其中颗粒收集装置为盘状并由若干放射状隔板隔出独立空间，负离子发生装置包括多个连接到中心轴的放射状电极，放射状电极与颗粒收集装置中放射状隔板隔出的独立空间一一对应。

所述颗粒收集装置带正电。

所述定容器中设有六通阀。

所述工控机(9)通过GPRS模块(10)将苯并a芘浓度值发送到区域环境监控中心。

该测试装置还包括储气罐(11)和第一压力控制器(12)，空气依次经由储气罐(11)、第一压力控制器(12)、电磁阀DZF3、超声波提取器(3)、电磁阀DZF6进入废液池(4)，最终由废液池(4)的排气口排出。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明方法将苯并a芘采样、测试集合到一起，通过使用专用装置快速测定空气中苯并a芘浓度值。

2、本发明自动测定苯并a芘浓度值，随机误差小，对于长期检测、分析空气中苯并a芘浓度值具有重要意义。

3、本发明采用静电收集装置收集空气中的颗粒，颗粒通过电荷吸引从而吸附在颗粒收集装置上，从而将空气中的颗粒全部采集；由于苯并a芘容易结合在小于0.25微米以下的颗粒上，而采用滤筒采集颗粒无法收集0.45微米以下的颗粒，因此采用本发明苯并a芘浓度测定更加准确。

4、本发明采用静电收集装置收集空气中的颗粒，颗粒通过电荷吸引从而吸附在颗粒收集装置上，在使用提取装置提取颗粒吸附的苯并a芘后，相较滤网式收集装置，静电收集装置无需进行反吹。

附图说明

图1是根据本发明的苯并a芘浓度测试装置框图。

图2是根据本发明的苯并a芘浓度测试装置的静电收集装置的结构示意图。

图3中图3.1是根据本发明的苯并a芘浓度测试装置的另一种静电收集装置的颗粒收集装置结构示意图。

图3中图3.2是根据本发明的苯并a芘浓度测试装置的另一种静电收集装置的负离子发生装置结构示意图。

图号说明：1-蠕动泵，2-定容器，3-超声波提取器，4-废液池，5-I/O接口，6-流量控制器，7-采样泵，8-高效液相色谱仪，9-工控机，10-GPRS模块，11-储气罐，12-第一压力控制器，14-除尘器，15-颗粒收集装置，15-1-托板，15-2-阳极，15-3-进气孔，16-负离子发生装置，16-1负离子发生电极。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，苯并a芘浓度测试装置包括通过管路依次连接的超声波提取器(3)、流量控制器(6)和采样泵(7)，所述超声波提取器(3)内设置有静电收集装置，所述超声波提取器(3)的进气管路上设有电磁阀DZF2，所述超声波提取器(3)与所述流量控制器(6)的连接管路上设有电磁阀DZF4，所述超声波提取器(3)通过电磁阀DZF7与高效液相色谱仪(8)管路连接，所有上述部件均在工控机(9)控制下工作。

在工控机9控制下，采样泵7采集环境空气中的空气，流量控制器6控制空气的采集速度。

在所述工控机9的控制下，蠕动泵1将提取液吸入定容器2，提取液经定容器2定量后，在工控机9的控制下流入所述超声波提取器3。

所述超声波提取器3内设置有静电收集装置。

所述静电收集装置包括颗粒收集装置15和负离子发生装置16，其中颗粒收集装置为圆筒形，负离子发生装置为圆柱状，负离子发生装置同轴的设置于颗粒收集装置内。空气进入静电收集装置后，从颗粒收集装置一端开口处向另一端移动，在这个过程中，负离子发生装置16使得空气中的颗粒带负电荷，在带正电荷的颗粒收集装置15的电场力作用下，吸附至圆筒形颗粒收集装置的内表面。

另一种静电收集装置包括颗粒收集装置15和负离子发生装置16，其中颗粒收集装置为托盘15-1状并由若干放射状阳极隔板15-2隔出独立空间，负离子发生装置包括多个连接到中心轴的放射状负离子发生电极16-1，放射状负离子发生电极与颗粒收集装置中放射状阳极隔板隔出的独立空间一一对应，颗粒收集装置15和负离子发生装置16相互绝缘并且颗粒收集装置还包括一盘形密封盖。空气从托盘15-1的下端进入静电收集装置后，从颗粒收集装置托盘圆心处沿放射状隔板隔出的独立空间向托盘边缘移动，在这个过程中，负离子发生装置的负离子发生电极16-1使得空气中的颗粒带负电荷，在带正电荷的放射状阳极隔板15-2的电场力作用下，吸附至放射状阳极隔板15-2的表面。其中放射状阳极隔板15-2和负离子发生电极16-1可以为多个，例如8-20个。本实施例示出了放射状阳极隔板15-2和负离子发生电极16-1为8个情形。

采用托盘形静电收集装置，由于空气气流进入颗粒收集装置后，气流分为若干股分别进入放射状阳极隔板隔出的独立空间，起到颗粒收集作用的阳极隔板表面积大，颗粒堆积状况因此得到改善，颗粒收集更为完全。

在超声波提取器3内，空气中的颗粒物上的苯并a芘溶解到提取液中，生成待测清液；待测清液在工控机9的控制下流入高效液相色谱仪8，高效液相色谱仪8测定待测清液中的苯并a芘浓度，以荧光强度的形式表达该浓度值，将荧光强度值输出到工控机9；工控机9将此荧光强度值转换成标准的苯并a芘浓度值输出。

所述工控机9通过GPRS模块10将苯并a芘浓度值以无线的形式发送到区域环境监控中心。

空气中颗粒物被吸附在颗粒收集装置上，通过提取，附集在颗粒物上的苯并a芘被溶解到了提取液中。颗粒收集装置外存放提取液的超声波提取器3内，在测试过程中会残留本次测试的待测清液，将影响下次测试浓度值的准确度。因此，在测试结束后应当对超声波提取器进行清洗。

为此，该测试装置还进一步包括储气罐11、第一压力控制器12、除尘器14。空气依次经由储气罐11、第一压力控制器12、电磁阀DZF3、超声波提取器3、电磁阀DZF6进入废液池4，最终由废液池4的排气口排出。

开始检测时，第一步要完成的是被测样气的采样。工控机9在内装程序控制下，通过I/O接口5，打开电磁阀DZF2和DZF4，同时开启采样泵7，被采集的空气通过管路进入超声波提取器3的静电收集装置中。颗粒物被吸附在颗粒收集装置上，通过流量控制器6测定被测样气的体积。可以使用保证样气采集流速恒定，记录下采样时间的方式来计算已采样的被测样气的体积。采样结束后，及时关闭电磁阀DZF2、DZF4及采样泵7。

苯并a芘是附集在空气中的颗粒物上的，采用定量的特定化学试剂将颗粒物上的苯并a芘提取供仪器测定。提取液存放于专用容器中，采样结束后，工控机9控制启动蠕动泵1，提取液被吸入定容器2内，经定容器2定量，工控机9打开电磁阀DZF1，提取液进入超声波提取器内。待定量的提取液全部流入超声波提取器中后，关闭电磁阀DZF1，静电收集装置浸泡在提取液中，此时对已被吸附到静电收集装置上的颗粒物上的苯并a芘进行提取。为加快提取速度和提高提取率，工控机自动开启超声波，提取结束后关闭超声波，静电收集装置吸附的颗粒物上的苯并a芘都已全部溶解到提取液中，生成了待测清液。

待测清液生成后，工控机9通知高效液相色谱仪8开始测试，同时打开电磁阀DZF7，让待测清液流入高效液相色谱仪8，在高效液相色谱仪8自身控制流程控制下，完成对待测清液中苯并a芘浓度的测定，这一浓度值是以荧光强度的形式表达的。

工控机9扫描高效液相色谱仪8的输出，将获得的荧光强度值通过计算，转换成标准的苯并a芘浓度值，并通过GPRS模块10，以无线的形式发送到区域环境监控中心。至此，一次苯并a芘在线检测结束。

在清洗之前，首先要吹干颗粒收集装置表面的液体，吹干操作是用流动气体来实现的。储气罐用来存放压力为0.5Mpa的气体，通过第一压力控制器12，使其输出时的气体压力为5Pa。吹干时，将电磁阀DZF3和电磁阀DZF6打开，空气依次经由储气罐、第一压力控制器12、电磁阀DZF3、超声波提取器3、电磁阀DZF6，最终进入废液池4，由废液池4的排气口排入大气。经过一定时间，吹干过程结束，关闭电磁阀DZF3和电磁阀DZF6。

清洗时的操作与测试时往超声波提取器3中加提取液的操作类同。清洗后的废液通过打开电磁阀DZF6，排入废液池4。清洗结束时，应及时关闭电磁阀DZF1和电磁阀DZF6。

清洗的具体步骤为：A.打开蠕动泵1，使定容器2中的六通阀处于加样状态，向定容器2内加入提取液，出现回流后(通过时间确定)关闭蠕动泵1。B.开启定容器2中的六通阀，使之旋转30°，六通阀进入放样状态，打开电磁阀DZF1、电磁阀DZF2，将提取液全部从定容器2中放入采样超声提取器3内，关闭电磁阀DZF2，开启超声提取器3，30秒后关闭超声提取器3、关闭电磁阀DZF1，打开电磁阀DZF7放掉清洗液，清洗结束。

本发明不局限于权利要求和上述实施例所述及的内容，只要是根据本发明的构思所创作出来的任何发明，都应归属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种苯并a芘浓度测试方法，其特征在于；

步骤一，使用采样泵(7)采集空气，使用流量控制器(6)对采样泵所采样的空气体积进行标定；

步骤二，使用静电收集装置收集采样泵收集的空气中的颗粒；

步骤三，使用提取器(3)提取静电收集装置收集的颗粒所吸附的苯并a芘；

步骤四，使用色谱仪(8)测定样本中的苯并a芘；

步骤五，使用工控机(9)计算得出空气中苯并a芘浓度值；

上述方法中，通过静电收集装置的负离子发生装置使得颗粒带负电，从而吸附到带正电的颗粒收集装置上；并且颗粒收集装置为盘状并由若干放射状隔板隔出独立空间，负离子发生装置包括多个连接到中心轴的放射状电极，放射状电极与颗粒收集装置中放射状隔板隔出的独立空间一一对应，静电收集装置无需进行反吹。

2.一种苯并a芘浓度测试装置，用于执行如权利要求1的测试方法，其特征在于；包括通过管路依次连接的超声波提取器(3)、流量控制器(6)和采样泵(7)，所述超声波提取器(3)内设置有静电收集装置，所述超声波提取器(3)的进气管路上设有电磁阀DZF2，所述超声波提取器(3)与所述流量控制器(6)的连接管路上设有电磁阀DZF4，所述超声波提取器(3)通过电磁阀DZF7与高效液相色谱仪(8)管路连接，所有上述部件均在工控机(9)控制下工作。

3.如权利要求2所述的测试装置，其特征在于：还包括与所述超声波提取器(3)通过管路依次连接的定容器(2)和蠕动泵(1)，所述定容器(2)与所述超声波提取器(3)的连接管路上设有电磁阀DZF1。

4.如权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述静电收集装置包括颗粒收集装置和负离子发生装置，所述颗粒收集装置带正电。

5.如权利要求3所述的测试装置，其特征在于：所述定容器中设有六通阀。

6.如权利要求2-5任一项所述的测试装置，其特征在于：测试装置还包括储气罐(11)和第一压力控制器(12)，空气依次经由储气罐(11)、第一压力控制器(12)、电磁阀DZF3、超声波提取器(3)、电磁阀DZF6进入废液池(4)，最终由废液池(4)的排气口排出。