CN104764681A - 尘的再悬浮装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及尘的再悬浮装置及其使用方法，所述装置包括：吸尘系统、再悬浮箱体、送风系统、颗粒物采集系统、控制室等；所述吸尘系统包括：送尘泵、电机和风扇等；所述送风系统包括：变频风机、均匀布风管、空气过滤膜等；所述颗粒物采集系统包括：六通、采样器、泵、流量计等；所述吸尘系统和送风系统分别通过管线连接再悬浮箱体顶部透孔和内部均匀布风管；所述再悬浮箱体底部具有出风管连接颗粒物采集系统；所述控制室分别通过线路连接并控制所述吸尘系统中电机和送尘泵、再悬浮箱体中风速传感器、送风系统中变频风机。本装置具有便携性，适用于野外直接采样，可原位采集不同风速、不同土壤粘度的不同粒径的颗粒物。装置操作简单，功能强大。

Description

尘的再悬浮装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及尘的再悬浮装置及其使用方法。

背景技术

大气环境中颗粒物成分复杂，来源众多。近年来研究表明，扬尘是导致大气颗粒物污染和灰霾发生的三大污染源之一，因此，了解尘的物理化学特性不仅对研究大气颗粒物具有重要意义，还能为大气颗粒物污染防治策略的制定提供必要的理论依据。

扬尘污染源属无组织排放源，该类排放源排放规律的特殊性增大了对其进行实地采集和分析的难度。对此，国内外学者找到了一种替代方式：即先实地采集尘样品，随后在实验室利用再悬浮装置模拟大气环境中尘的悬浮，进而利用采样膜采集再悬浮尘中不同粒径的颗粒物样品。

目前现有的再悬浮装置，需要将颗粒物收集后进行前处理(主要包括：干燥、筛分等)后进行再悬浮，其缺点是：便携性差(不能直接进行原位采样及再悬浮)、步骤复杂、难以保证颗粒物组分不发生改变、无法采集不同风速下不同粒径颗粒物、无法采集不同土壤粘度下不同粒径颗粒物。

发明内容

本发明涉及尘的再悬浮装置，所述装置包括：吸尘系统、再悬浮箱体、送风系统、颗粒物采集系统、控制室等；所述吸尘系统通过管线连接再悬浮箱体顶部的圆形透孔；送风系统中变频风机通过管线接所述再悬浮箱体内的均匀布风管；所述再悬浮箱体底部具有出风管，所述出风管连接颗粒物采集系统；所述控制室分别通过线路连接并控制所述吸尘系统中的电机和送尘泵、再悬浮箱体中的风速传感器、送风系统中的变频风机。

进一步地，所述控制室具有送尘泵开关，所述送尘泵开关通过线路连接吸尘系统的送尘泵；所述透孔内设置滤网，吸尘系统通过注尘管与透孔相连；所述控制室具有电机开关，所述电机开关通过线路连接吸尘系统的电机；所述控制室具有风速显示屏，所述风速显示屏通过线路与再悬浮箱体底部的风速传感器相连；所述控制室具有变频风机开关，所述变频风机开关通过线路与送风系统的变频风机相连；所述控制室具有风速调节器，所述风速调节器通过线路与送风系统的变频风机的频率调节元件相连。

进一步地，所述吸尘系统包括：电机、风扇、两级带滤网地刷、防静电长管、防静电软管、送尘泵、三通、空气单向阀(两个)、集尘盒、高效空气过滤膜；所述地刷内部设置两级滤网，第一级滤网用来过滤掉杂物，第二级滤网用来过滤掉粒径较大的颗粒物，地刷表面设置软毛刷；所述集尘盒用于暂存未进入再悬浮箱体的尘；所述高效空气过滤膜设置于集尘盒内侧，对电机和风扇起到保护作用；所述两个空气单向阀分别设置于三通之前(含尘空气经过空气单向阀后，再经过三通)和集尘盒之后(含尘空气经过集尘盒后，再经过空气单向阀)，前者用来阻止含尘空气倒流，后者用来防止在电机和风扇作用下，空气由再悬浮箱体进入吸尘系统。

进一步地，再悬浮箱体底部出风管与六通管相连，其中六通管分别对应：1号口与再悬浮箱体出风管相连，2、3、4号口分别与TSP、PM₁₀、PM_2.5采样器相连，5号口接滤膜后排空，6号口为预留口。

进一步地，上述所有管线或线路均为防静电管，所述防静电管包括铝箔扩散管和防静电软管。

进一步地，所述送风系统的变频风机与均匀布风管之间通过送风管相连，所述送风管装有高效空气过滤膜。

进一步地，所述再悬浮箱体置于架子上，所述架子为三层、高度可调且具减震效果的不锈钢架，四角配有万向轮；所述箱体中间置有分隔板；分隔板位置位于再悬浮箱体高1/2处，分隔板侧面三面粘在再悬浮箱体内壁上，侧面第四面与再悬浮箱体侧壁相距10cm，且分隔板与再悬浮箱体上下面平行；再悬浮箱体上半部一侧设置均匀布风管，布风管上部紧贴再悬浮箱体顶部内侧，布风管下部紧贴再悬浮箱体内分隔板，布风管上设置均匀出风孔，均匀布风管进风口通过风机送风管与变频风机相连。

进一步地，本发明还提供一种上述的尘的再悬浮装置的使用方法，所述方法包括如下步骤：

(1)连接各仪器、装置、管线，并置于高度可调且具减震效果的不锈钢架上；

吸尘系统连接：将由送尘泵、电机和风扇、两级带滤网地刷、管线、三通、空气单向阀(两个)、集尘盒、高效空气过滤膜等组成的吸尘系统连接；吸尘系统长管上设置有侧钩，挂在不锈钢架子上，节省空间；根据原位采样需要，长管之间可加、可拆，方便操作；

送风系统连接：将由变频风机、均匀布风管、高效空气过滤膜、管线组成的送风系统连接；

颗粒物采集系统连接：六通1号口与再悬浮箱体出风管相连，2、3、4号口分别与TSP、PM₁₀、PM_2.5采样器相连，5号口接滤膜后排空，6号口为预留口，颗粒物采样器通过管路依次与流量计、泵相连；

控制室连接：将送尘泵开关、电机开关、变频风机开关、风速显示屏、风速调节器通过线路依次接入调节室，具体为送尘泵开关通过线路与送尘泵相连，电机开关通过线路与吸尘系统的电机相连，变频风机开关通过线路与变频风机相连，风速显示屏通过线路与风速传感器相连，风速调节器通过线路与变频风机频率调节元件相连；

风速传感器连接：风速传感器通过线路与风速显示屏相连，安装到再悬浮箱体底部中间位置；

各装置放置位置：架子最下层为实面，放置再悬浮箱体；送尘泵、集尘盒、电机和风扇、变频风机、颗粒物采样系统、粘度分析仪、环保镍氢动力充电电池和变压器等置于架子的中间层，中间层设置隔板，中间的隔板可根据需要抽出或安放；吸尘系统其它部分通过长管上挂钩，挂于架子侧面不锈钢条上；架子最高层设置为吊柜式，各面均为实面，一侧设置可开柜门，用于放置膜盒、镊子等实验用品；

(2)通过环保镍氢动力充电电池和变压器为装置整体供电，并接通电路；

(3)打开变频风机开关，待控制室中的风速显示屏示数稳定后，按照实验设计风速，通过风速调节器调整变频风机频率调节元件，使风速满足实验要求；

(4)将吸尘系统从架子侧面取下，根据采样位置调节长管根数，并将地刷置于实地采样位置；

(5)依次打开控制室中的送尘泵开关和吸尘系统电机开关；

(6)打开颗粒物采样器气泵，调节气泵旋钮至流量计示数满足颗粒物采样器需要，直接在野外环境下，原位进行样品采集；

(7)样品采集完成后，依次关闭控制室中的吸尘系统电机开关、送尘泵开关、变频风机开关、风速调节器开关，关闭颗粒物采样器气泵；

(8)清理箱体和各管路。

进一步地，可以采集不同风速下不同粒径的颗粒物样品，重复上述过程，通过调整变频风机频率改变风速，得到不同风速下不同粒径的颗粒物采样膜。

进一步地，可以采集不同土壤粘度下不同粒径的颗粒物样品，使用粘度分析仪测试土壤粘度。

本装置整体置于带万向轮的架子上，具有便携性；配有吸尘系统、环保镍氢动力充电电池和变压器，适用于野外原位直接采样；通过风速传感器和小型变频风机，实现采集不同风速下不同粒径颗粒物；通过粘度分析仪，实现采集不同土壤粘度下不同粒径颗粒物。装置操作简单，功能强大。

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中：

图1为本发明的尘的再悬浮装置的整体结构示意图；

图2为本发明的尘的再悬浮箱体的正面结构示意图；

图3为本发明的尘的再悬浮装置的送风系统示意图；

图4为本发明的尘的再悬浮装置的控制室结构示意图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

如图1-4所示，所述装置包括：吸尘系统、再悬浮箱体、送风系统、颗粒物采集系统、控制室等；所述吸尘系统通过管线连接再悬浮箱体顶部的圆形透孔；送风系统中变频风机通过管线接所述再悬浮箱体内的均匀布风管；所述再悬浮箱体底部具有出风管，所述出风管连接颗粒物采集系统；所述控制室分别通过线路连接并控制所述吸尘系统中的电机和送尘泵、再悬浮箱体中的风速传感器、送风系统中的变频风机。

吸尘系统：由电机、风扇、两级带滤网地刷、长管(防静电，多节，可自由拆卸)、防静电软管、送尘泵、三通、空气单向阀、集尘盒、高效空气过滤膜等组成。

两级带滤网地刷：充分拦截非颗粒物及较大颗粒物，两级滤网位置与地刷口齐平为第一级，与圆形管口齐平为第二级。

送尘泵：增加尘进入再悬浮箱体的动力。

集尘盒：暂存未进入再悬浮箱体的尘，置于架子上。

空气单向阀：分别设置于三通之前(含尘空气经过空气单向阀后，再经过三通)和集尘盒之后(含尘空气经过集尘盒后，再经过空气单向阀)，前者用来阻止含尘空气倒流，后者用来防止在电机和风扇作用下，空气由再悬浮箱体进入吸尘系统。

再悬浮箱体由防静电有机玻璃材质制成。

再悬浮箱体置于架子上，箱体中间置有分隔板，用于：承接由滤网进入的尘、缩短箱体长度(更便携)，均匀布风管底部置于分隔板上。分隔板位置位于再悬浮箱体高1/2处，分隔板侧面三面粘在再悬浮箱体内壁上，侧面第四面与再悬浮箱体侧壁留有距离，且分隔板与再悬浮箱体上下面平行。

再悬浮箱体顶部开圆形透孔，透孔内设置滤网，起到筛分作用(颗粒物小于滤网孔径的进入箱体，大于滤网孔径的被截留)，吸尘系统通过注尘管与透孔相连。

再悬浮箱体上半部一侧设置均匀布风管，均匀布风管如下图2布置，布风管上部紧贴再悬浮箱体顶部内侧，布风管下部紧贴再悬浮箱体内分隔板。布风管上设置均匀出风孔，布风管进风口一侧与风机送风管相连。

再悬浮箱体底部出风管与六通管相连，其中六通管分别对应：1号口与再悬浮箱体出风管相连，2、3、4号口分别与TSP、PM₁₀、PM_2.5采样器相连，5号口接滤膜后排空，6号口为预留口。

送风系统：由变频风机、送风管、均匀布风管、高效空气过滤膜、管线等组成。

所述送风系统的变频风机与均匀布风管之间通过送风管相连，所述送风管装有高效空气过滤膜。通过膜的过滤作用保证进入再悬浮箱体内的空气为洁净空气，避免空气中的颗粒物背景浓度对实验带来的误差。

变频风机(小型)：通过频率变化实现对风速的控制，装置置于架子上。

均匀布风管：布风面一侧管壁上均匀开有圆孔。

颗粒物采集系统：由六通、颗粒物采样器、滤膜、流量计、泵等组成。

配置TSP、PM₁₀、PM_2.5颗粒物采样器、与采样器配套的泵和流量计，通过管线分别与六通管相连，置于架子上。

控制室：设有送尘泵开关、电机开关、变频风机开关、风速显示屏、风速调节器，通过线路与相应元件相连，置于架子上。

所述控制室具有送尘泵开关，所述送尘泵开关通过线路连接吸尘系统的送尘泵。

所述控制室具有电机开关，所述电机开关通过线路连接吸尘系统的电机。

所述控制室具有变频风机开关，所述变频风机开关通过线路与上述变频风机相连。

所述控制室具有风速显示屏，所述风速显示屏通过线路与再悬浮箱体底部的风速传感器相连。

所述控制室具有风速调节器，所述风速调节器通过线路与上述变频风机的频率调节元件相连。

所述架子为三层、高度可调具减震效果的不锈钢架，四角配有万向轮。以上装置和元件均置于架子上，此外，配置环保镍氢动力充电电池和变压器，方便野外作业。

上述所有管线均为防静电管：包括铝箔扩散管和防静电软管。

本发明所提供的装置的使用方法如下：

(1)连接各仪器、装置、管线，并置于高度可调且具减震效果的不锈钢架上；

吸尘系统连接：将由送尘泵、电机和风扇、两级带滤网地刷、管线、三通、空气单向阀(两个)、集尘盒、高效空气过滤膜等组成的吸尘系统连接；吸尘系统长管上设置有侧钩，挂在不锈钢架子上，节省空间；根据原位采样需要，长管之间可加、可拆，方便操作；

送风系统连接：将由变频风机、均匀布风管、高效空气过滤膜、管线组成的送风系统连接；

颗粒物采集系统连接：六通1号口与再悬浮箱体出风管相连，2、3、4号口分别与TSP、PM₁₀、PM_2.5采样器相连，5号口接滤膜后排空，6号口为预留口，颗粒物采样器通过管路依次与流量计、泵相连；

控制室连接：将送尘泵开关、电机开关、变频风机开关、风速显示屏、风速调节器通过线路依次接入调节室，具体为送尘泵开关通过线路与送尘泵相连，电机开关通过线路与吸尘系统的电机相连，变频风机开关通过线路与变频风机相连，风速显示屏通过线路与风速传感器相连，风速调节器通过线路与变频风机频率调节元件相连；

风速传感器连接：风速传感器通过线路与风速显示屏相连，安装到再悬浮箱体底部中间位置；

(2)通过环保镍氢动力充电电池和变压器为装置整体供电，并接通电路；

(3)打开变频风机开关，待控制室中的风速显示屏示数稳定后，按照实验设计风速，通过风速调节器调整变频风机频率调节元件，使风速满足实验要求；

(4)将吸尘系统从架子侧面取下，根据采样位置调节长管根数，并将地刷置于实地采样位置；

(5)依次打开控制室中的送尘泵开关和吸尘系统电机开关；

(6)打开颗粒物采样器气泵，调节气泵旋钮至流量计示数满足颗粒物采样器需要，直接在野外环境下，原位进行样品采集；

(7)样品采集完成后，依次关闭控制室中的吸尘系统电机开关、送尘泵开关、变频风机开关、风速调节器开关，关闭颗粒物采样器气泵；

(8)清理箱体和各管路。

进一步地，可以采集不同风速下不同粒径的颗粒物，重复上述过程，通过调整变频风机频率改变风速，得到不同风速下不同粒径的颗粒物采样膜。

进一步地，可以采集不同土壤粘度下不同粒径的颗粒物，使用粘度分析仪测试土壤粘度。

装置各部分放置位置：架子最下层为实面，放置再悬浮箱体。送尘泵、集尘盒、电机和风扇、变频风机、颗粒物采样系统(包括：颗粒物采样器、泵、流量计)、粘度分析仪、环保镍氢动力充电电池和变压器(为装置整体供电)等置于架子的中间层，中间层做成木格子状，中间的隔板可根据需要抽出或安放。吸尘系统其它部分通过长管上挂钩，挂于架子侧面不锈钢条上。架子最高层为柜式，各面均为实面，一侧设置可开柜门，用于放置膜盒(内装有采样膜)、镊子等实验用品。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.尘的再悬浮装置，其特征在于：

所述装置包括：吸尘系统、再悬浮箱体、送风系统、颗粒物采集系统、控制室等；所述吸尘系统通过管线连接再悬浮箱体顶部的圆形透孔，送风系统中变频风机通过管线接所述再悬浮箱体内的均匀布风管；所述再悬浮箱体底部具有出风管，所述出风管连接颗粒物采集系统；所述控制室分别通过线路连接并控制所述吸尘系统中的电机和送尘泵、再悬浮箱体中的风速传感器、送风系统中的变频风机。

2.如权利要求1所述的尘的再悬浮装置，其特征在于：

所述吸尘系统包括：电机、风扇、两级带滤网地刷、防静电长管、防静电软管、送尘泵、三通、空气单向阀(两个)、集尘盒、高效空气过滤膜；所述地刷内部设置两级滤网，第一级滤网用来过滤掉杂物，第二级滤网用来过滤掉粒径较大的颗粒物，地刷表面设置软毛刷；所述集尘盒用于暂存未进入再悬浮箱体的尘；所述高效空气过滤膜设置于集尘盒内侧，对电机和风扇起到保护作用；所述两个空气单向阀分别设置于三通之前(含尘空气经过空气单向阀后，再经过三通)和集尘盒之后(含尘空气经过集尘盒后，再经过空气单向阀)，前者用来阻止含尘空气倒流，后者用来防止在电机和风扇作用下，空气由再悬浮箱体进入吸尘系统。

3.如权利要求1或2所述的尘的再悬浮装置，其特征在于：

再悬浮箱体底部出风管与六通管相连，其中六通管分别对应：1号口与再悬浮箱体出风管相连，2、3、4号口分别与TSP、PM₁₀、PM_2.5采样器相连，5号口接滤膜后排空，6号口为预留口。

4.如权利要求1所述的尘的再悬浮装置，其特征在于：

所述送风系统的变频风机与均匀布风管之间通过送风管相连，所述送风管装有高效空气过滤膜。

5.如权利要求1所述的尘的再悬浮装置，其特征在于：

所述颗粒物采集系统包括六通、颗粒物采样器、滤膜、流量计、泵；配置TSP、PM₁₀、PM_2.5颗粒物采样器、与采样器配套的泵和流量计，通过管线分别与六通管相连，置于架子上。

6.如权利要求1所述的尘的再悬浮装置，其特征在于：

所述控制室具有送尘泵开关，所述送尘泵开关通过线路连接吸尘系统的送尘泵；所述透孔内设置滤网，吸尘系统通过注尘管与透孔相连；所述控制室具有电机开关，所述电机开关通过线路连接吸尘系统的电机；所述控制室具有风速显示屏，所述风速显示屏通过线路与再悬浮箱体底部的风速传感器相连；所述控制室具有变频风机开关，所述变频风机开关通过线路与送风系统的变频风机相连；所述控制室具有风速调节器，所述风速调节器通过线路与送风系统的变频风机的频率调节元件相连。

7.如权利要求1所述的尘的再悬浮装置，其特征在于：

所述再悬浮箱体置于架子上，所述架子为三层、高度可调且具减震效果的不锈钢架，四角配有万向轮；所述箱体中间置有分隔板；分隔板位置位于再悬浮箱体高1/2处，分隔板侧面三面粘在再悬浮箱体内壁上，侧面第四面与再悬浮箱体侧壁相距10cm，且分隔板与再悬浮箱体上下面平行；再悬浮箱体上半部一侧设置均匀布风管，布风管上部紧贴再悬浮箱体顶部内侧，布风管下部紧贴再悬浮箱体内分隔板，布风管上设置均匀出风孔，均匀布风管进风口通过风机送风管与变频风机相连。

8.根据上述权利要求1-7所述的尘的再悬浮装置的使用方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

(1)连接各仪器、装置、管线，并置于高度可调且具减震效果的不锈钢架上；

吸尘系统连接：将由送尘泵、电机和风扇、两级带滤网地刷、管线、三通、空气单向阀(两个)、集尘盒、高效空气过滤膜等组成的吸尘系统连接；吸尘系统长管上设置有侧钩，挂在不锈钢架子上，节省空间；根据原位采样需要，长管之间可加、可拆，方便操作；

送风系统连接：将由变频风机、均匀布风管、高效空气过滤膜、管线组成的送风系统连接；

颗粒物采集系统连接：六通1号口与再悬浮箱体出风管相连，2、3、4号口分别与TSP、PM₁₀、PM_2.5采样器相连，5号口接滤膜后排空，6号口为预留口，颗粒物采样器通过管路依次与流量计、泵相连；

控制室连接：将送尘泵开关、电机开关、变频风机开关、风速显示屏、风速调节器通过线路依次接入调节室，具体为送尘泵开关通过线路与送尘泵相连，电机开关通过线路与吸尘系统的电机相连，变频风机开关通过线路与变频风机相连，风速显示屏通过线路与风速传感器相连，风速调节器通过线路与变频风机频率调节元件相连；

风速传感器连接：风速传感器通过线路与风速显示屏相连，安装到再悬浮箱体底部中间位置；

各装置放置位置：架子最下层为实面，放置再悬浮箱体；送尘泵、集尘盒、电机和风扇、变频风机、颗粒物采样系统、粘度分析仪、环保镍氢动力充电电池和变压器等置于架子的中间层，中间层设置隔板，中间的隔板可根据需要抽出或安放；吸尘系统其它部分通过长管上挂钩，挂于架子侧面不锈钢条上；架子最高层设置为吊柜式，各面均为实面，一侧设置可开柜门，用于放置膜盒、镊子等实验用品；

(2)通过环保镍氢动力充电电池和变压器为装置整体供电，并接通电路；

(3)打开变频风机开关，待控制室中的风速显示屏示数稳定后，按照实验设计风速，通过风速调节器调整变频风机频率调节元件，使风速满足实验要求；

(4)将吸尘系统从架子侧面取下，根据采样位置调节长管根数，并将地刷置于实地采样位置；

(5)依次打开控制室中的送尘泵开关和吸尘系统电机开关；

(6)打开颗粒物采样器气泵，调节气泵旋钮至流量计示数满足颗粒物采样器需要，直接在野外环境下，原位进行样品采集；

(7)样品采集完成后，依次关闭控制室中的吸尘系统电机开关、送尘泵开关、变频风机开关、风速调节器开关，关闭颗粒物采样器气泵；

(8)清理箱体和各管路。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

可以采集不同风速下不同粒径的颗粒物样品，重复上述过程，通过调整变频风机频率改变风速，得到不同风速下不同粒径的颗粒物采样膜。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

可以采集不同土壤粘度下不同粒径的颗粒物样品，使用粘度分析仪测试土壤粘度。