CN104181014B - 一种大气气态汞采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体采样装置，属于环境监测领域，具体涉及一种大气气态汞采样装置。包括：依次连接的恒温盒、干燥器、过滤器、流量控制器、气泵，部分位于恒温盒内的吸附气管，其中，所述吸附气管的吸气口处固定于恒温盒外，出气口通过气嘴与干燥器相连。因此，本发明具有如下优点：1.能够进行大气气态汞采样，更加符合我国国情需要；2.采样效果更好，恒温加热盒保证了吸附管的吸附效率和穿透率，特制的体积流量控制器使得采样流量范围更宽，气流更加稳定；3.仪器精度更高，不锈钢结构也提高了仪器可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体采样装置，属于环境监测领域，具体涉及一种大气气态汞采样装置。
背景技术
由于我国气态汞排放对环境的影响，我国迫切需要了解气态汞污染物的组成、排放浓度等因素，但实际上我国现有的气态汞采样方法主要依据美国EPA方法30B，更多的是针对固定污染源的气态汞采样器，针对大气中气态汞采样设备则为空白。
由于大气中气态汞的浓度不会很高，采样时间如果不够长，吸附管吸附到汞的含量会非常低，分析仪器检测气态汞浓度的难度会大大增加，而长时间的主动采样则由对仪器稳定性、可靠性提出了更高的要求。
因而，现有的针对固定污染源的气态汞采样器难以在大气气态汞采样中应用。
基于这一现状，发明了符合我国国情的大气气态汞采样器，采样器依据的采样方法和能够达到的技术指标完全符合我国国情和美国EPA方法30B的要求。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中所存在的无法针对大气中的气态汞采样进行采样的问题，提出了一种大气气态汞采样装置。该装置能够进行大气气态汞采样，更加符合我国国情需要，同时采用恒温加热盒，保证了吸附管的吸附效率和穿透率，并且使用特制的体积流量控制器，使得采样流量范围更宽，气流更加稳定；此外，设备的不锈钢结构耐腐蚀性好，也提高了仪器可靠性。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种大气气态汞采样装置，其特征在于，包括：依次连接的恒温盒、干燥器、过滤器、流量控制器、气泵，部分位于恒温盒内的吸附气管，其中，所述吸附气管的吸气口处固定于恒温盒外，出气口通过气嘴与干燥器相连。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述干燥器、过滤器、流量控制器、气泵、吸附气管、气嘴均为两个且依次连接成两个并行的气流通道。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述恒温盒的恒温温度为70摄氏度。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述恒温盒还包括：以双层串绕的方式缠绕于吸附气管外的加热丝，所述加热丝内层设置有温度探头，中间设置有绝缘玻丝带，外围设置有填满整个恒温盒的保温羊毛毡。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述加热丝的功率为60W。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述流量控制器包括：带有气流通道的调节阀座、固定于不锈钢调节阀座气流通道上的孔板、控制气体流量的比例调节阀，其中：所述调节阀座包括进气端和出气端，所述调节阀座的气流通道穿过孔板后与比例调节阀相通，所述比例调节阀与出气端相通。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述流量控制器还包括：位于所述孔板和进气端之间气流通道上的温度取样口、计压取压口、差压负端取压口，位于孔板和比例调节阀之间气流通道上的差压正端取压口。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述调节阀座、所述孔板、所述比例调节阀为不锈钢制成。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述干燥器包括：分子筛干燥塔和除湿剂。
优化的，上述的一种大气气态汞采样装置，所述气泵为无刷隔膜真空泵，并且所述气泵的出口处连接有消音装置。
因此，本发明具有如下优点：1.能够进行大气气态汞采样，更加符合我国国情需要；2.采样效果更好，恒温加热盒保证了吸附管的吸附效率和穿透率，特制的体积流量控制器使得采样流量范围更宽，气流更加稳定；3.仪器精度更高，不锈钢结构也提高了仪器可靠性。
附图说明
附图1是本发明的结构图。
附图2是本发明的流量控制器结构图。
附图3是本发明的流量控制器气体通道结构图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，恒温盒1、加热丝101、干燥器2、过滤器3、流量控制器4、调节阀座401、孔板402、比例调节阀403、进气端404、出气端405、温度取样口406、计压取压口407、差压负端取压口408、差压正端取压口409、气泵5。
实施例：
如图1所示，一种大气气态汞采样装置，包括：依次连接的恒温盒1、干燥器2、过滤器3、流量控制器4、气泵5，部分位于恒温盒1内的吸附气管6，其中，吸附气管6的吸气口处固定于恒温盒1外，出气口通过气嘴7与干燥器2相连，其中干燥器2、过滤器3、流量控制器4、气泵5、吸附气管6、气嘴7均为两个且依次连接成两个并行的气流通道。
本发明的仪器工作流程为：首先空气进入经过恒温盒1加热的吸附管6中，随后进入干燥器2和过滤器3去除空气中的水分和颗粒物，而后进入流量测量与控制部分，最后经由气泵排出系统。
本实施例中，干燥器2采用分子筛干燥塔和除湿剂进行干燥。分子筛干燥塔起到主要的除湿作用，高性能除湿剂作为除湿效果的保障环节放在干燥塔的后端；除尘装置采用一支颗粒物过滤器，可以过滤掉5微米以上的颗粒物，保证空气中的水分和颗粒物不会进入流量测量与控制部分，降低测量误差，提高流量测量与控制部分寿命。
气泵5为无刷隔膜真空泵，并且气泵5泵体有很好的密封性，保证采样质量。由于仪器用于大气采样，为了避免噪音污染影响周围人员工作与生活，在气泵出口处增加一个消音设备。
恒温盒的作用是给吸附管加热，保证吸附剂的吸附效率和穿透率达到吸附管的要求。根据吸附管的要求和试验验证，恒温盒的最佳恒温温度为70摄氏度，此时吸附管的吸附效率和穿透率最佳。
在本实施例中恒温盒是以双层串绕的方式缠绕于吸附气管6外的加热丝101，功率为60W的加热丝101内层设置有温度探头，中间设置有绝缘玻丝带，外围设置有填满整个恒温盒的保温羊毛毡。
鉴于大气中气态汞浓度较低，采样器采样流量范围设计为0.5至3L/min，此范围内的采样流量可以保证采样的有效性，即可以在8到24小时的时间内即可采样足够质量的气态汞用于分析，便于使用本发明对环境空气中气态汞浓度进行分析，且在此流量范围内吸附管的穿透率也满足采样要求。
普通流量控制器的流量范围比较窄，一般在0.5至1.0L/min，而市面上其他与本发明流量范围接近的产品价格都非常昂贵，普遍在8000至10000元，本发明根据流量范围需要，设计了如图2所示的流量控制器4，包括：带有气流通道的调节阀座401、固定于不锈钢调节阀座401气流通道上的孔板402、控制气体流量的比例调节阀403，其中：调节阀座401包括进气端404和出气端405，调节阀座401的气流通道穿过孔板402后与比例调节阀403相通，比例调节阀403与出气端405相通，在孔板402和进气端404之间气流通道上的设有温度取样口406、计压取压口407、差压负端取压口408，在孔板402和比例调节阀403之间气流通道上设置有差压正端取压口409。为了防止腐蚀性气体腐蚀流量控制器4，调节阀座401、孔板402、比例调节阀403均为不锈钢制成。
流量控制器4气流流向如图3所示。此模块主要优势在于：(1)将比例调节阀403放置在孔板402后端(即出气端)，可以使得经过孔板402的气流更加稳定，提高孔板402流量测量准确性，并且大幅提高小流量(低于700ml/min)的稳定性；(2)由于比例调节阀在403调节流量过程中会分担一部分气流压差，使得孔板402两端压差减小，有效提高测量范围，普通的孔板流量计测量范围一般在0至1L/min时，两端压差就会达到6Kpa，而此模块孔板压差达到6kPa时气体流量可以达到2L/min；(3)与普通孔板式流量计相比，具有更加紧凑的结构，且密封性更好；(4)整个结构都是不锈钢构成，使得空气中的腐蚀性气体成分对模块没有影响,大幅提高仪器可靠性。本发明所使用流量控制器发生流量稳定性好、测量精度高，且成本叫同类产品大幅降低。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了恒温盒1、加热丝101、干燥器2、过滤器3、流量控制器4、调节阀座401、孔板402、比例调节阀403、进气端404、出气端405、温度取样口406、计压取压口407、差压负端取压口408、差压正端取压口409、气泵5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (9)
1.一种大气气态汞采样装置，其特征在于，包括：依次连接的恒温盒(1)、干燥器(2)、过滤器(3)、流量控制器(4)、气泵(5)，部分位于恒温盒(1)内的吸附气管(6)，其中，所述吸附气管(6)的吸气口处固定于恒温盒(1)外，出气口通过气嘴(7)与干燥器(2)相连；所述流量控制器(4)包括：带有气流通道的调节阀座(401)、固定于调节阀座(401)气流通道上的孔板(402)、控制气体流量的比例调节阀(403)，其中：所述调节阀座(401)包括进气端(404)和出气端(405)，所述调节阀座(401)的气流通道穿过孔板(402)后与比例调节阀(403)相通，所述比例调节阀(403)与出气端(405)相通。
2.根据权利要求1所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述干燥器(2)、过滤器(3)、流量控制器(4)、气泵(5)、吸附气管(6)、气嘴(7)均为两个且依次连接成两个并行的气流通道。
3.根据权利要求1所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述恒温盒(1)的恒温温度为70摄氏度。
4.根据权利要求1所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述恒温盒(1)还包括：以双层串绕的方式缠绕于吸附气管(6)外的加热丝(101)，所述加热丝(101)内层设置有温度探头，中间设置有绝缘玻丝带，外围设置有填满整个恒温盒的保温羊毛毡。
5.根据权利要求4所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述加热丝的功率为60W。
6.根据权利要求5所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述流量控制器(4)还包括：位于所述孔板(402)和进气端(404)之间气流通道上的温度取样口(406)、计压取压口(407)、差压负端取压口(408)，位于孔板(402)和比例调节阀(403)之间气流通道上的差压正端取压口(409)。
7.根据权利要求6所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述调节阀座(401)、所述孔板(402)、所述比例调节阀(403)为不锈钢制成。
8.根据权利要求1所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述流量控制器(4)的气体流量控制范围为每分钟0.5-3L。
9.根据权利要求1所述的一种大气气态汞采样装置，其特征在于，所述干燥器(2)包括分子筛干燥塔和除湿剂；所述气泵(5)为无刷隔膜真空泵，并且所述气泵(5)的出口处连接有消音装置。
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