CN105319304A

CN105319304A - 一种用于室内空气中voc检测的便携式气相色谱仪

Info

Publication number: CN105319304A
Application number: CN201510931254.XA
Authority: CN
Inventors: 曹伟; 冯勇; 李云龙; 蒋铭凯; 王继红; 张振飞; 陈莉; 贾楠; 马献国
Original assignee: Shanghai Bu Qing Instrument And Equipment Co Ltd; HENAN PROVINCIAL ACADEMY OF BUILDING RESEARCH Co Ltd
Current assignee: Shanghai Bu Qing Instrument And Equipment Co Ltd; HENAN PROVINCIAL ACADEMY OF BUILDING RESEARCH Co Ltd
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2016-02-10

Abstract

本发明公开了一种用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，包括电磁阀气路切换系统，与电磁阀气路切换系统连接的载气发生系统、空气采样泵、半导体制冷样品富集阱装置、电加热控温的毛细管柱分离系统装置；电加热控温的毛细管柱分离系统装置依次与TCD检测器、信号放大处理单元、计算机处理系统、电气控制单元连接；其电磁阀气路切换系统由若干电磁阀组成；本仪器具备通用性好、数据重现性好、结构紧凑、重量轻、便于携带等优点，可方便的在各种场所对空气中VOC的定性、定量分析，适用于建筑工程室内环境污染控制领域。

Description

一种用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪

技术领域：

本发明涉及室内空气检测仪器仪表领域，尤其涉及一种用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪。

背景技术：

随着我国国民经济的快速发展，人民生活水平得到很大提高，对住宅、办公楼以及其它工业民用建筑的要求也由遮风避雨到大面积、精装修、节能降耗等需求转变，然而，由此也带来了不可忽视的室内空气污染问题，因为建筑工程中使用的建筑材料、各种涂料、有机溶剂、人造板材等所挥发到建筑物空间中的各种气态有机化合物就不下几百种，其中的甲醛、芳香烃和卤代烃等，具有较高的毒性，对人体健康造成了极大的威胁，严重影响了人们的生活质量，与室内空气污染有直接关系的各种疾病不仅给患者本人和家庭造成巨大的痛苦和负担，也给社会、国家造成很大的负担和巨大经济损失。几乎我们每一个人，都是室内空气污染的受害者，建筑工程室内环境与健康问题已成为科技界研究讨论的焦点，同时成为社会普遍关注的热点。

目前，我国已全面开展建筑室内环境污染的控制工作，颁布实施了涉及建筑工程、建筑材料、装饰材料的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325）、系列“室内装饰装修材料有害物质限量”标准以及《室内空气质量标准》（GB/T18883）等国家标准规范。这些标准规范对室内空气污染物的某些指标作了限量规定，使我国在室内环境污染防治方面有了标准依据。其中，《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325）中明确规定了室内环境质量作为建筑工程质量的一部分，在工程验收时应严格符合国家标准要求，否则视为建筑工程质量不合格。

国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325）所规定检测控制的空气污染物中的总挥发性有机物TVOC与苯，通常需经在现场采样富集到实验室解吸后，用气相色谱仪进行检测。当前，我国建设行业中各检测机构虽然配备了实验室气相色谱仪等检测仪器，但要完成空气污染物的分析，仅仅依靠这些仪器并不能很好保障检测结果的准确，其现场样品的采集，在实验室中，对样品前处理的过程，都需要专业水平较高素的检测人员手工操作与重复性劳动来完成，人为因素所带来的检测数据偏差很难避免。另外，我国在进行建筑工程室内环境质量验收检测时，工程竣工到完成验收之间的时间有限，需完成的检测工作量大，一般是几十个样品，多则上百个样品，需要分析测试速度快、透明性好、工作状态稳定，这造成室内环境检测的任务十分繁重。

因而，为提高建筑工程室内环境污染检测工作的便捷性和时效性，在我国研究和推广小型化、现场化、智能化的便携式气相色谱仪成为一个重要的发展方向，这也是缩小我国在该领域上与发达国家之间技术差距的需要。目前能够有效满足本领域现场应用需要的便携式气相色谱仪市场上还很少，有些还存在着体积偏大、便携性差、灵敏度低等不足。

发明内容：

为了解决目前市场上的用于建筑工程室内环境污染检测的气相色谱仪存在的体积偏大、便携性差、灵敏度低的问题，本发明的目的在于：提供一种实施现场检测分析建筑室内环境空气中有机污染物，且体积小、灵敏度高、便于携带的用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：

一种用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，包括电磁阀气路切换系统，与电磁阀气路切换系统连接的载气发生系统、空气采样泵、半导体制冷样品富集阱装置、电加热控温的毛细管柱分离系统装置；电加热控温的毛细管柱分离系统装置依次与TCD检测器、信号放大处理单元、计算机处理系统、电气控制单元连接；其中：电磁阀气路切换系统由若干电磁阀组成；半导体制冷样品富集阱装置包括富集阱箱体、富集阱箱体内设的定量管、半导体制冷模块；电加热控温的毛细管柱分离系统装置包括微型柱箱、微型柱箱内设的毛细管分离柱、电加热器；电磁阀气路切换系统与定量管、进气口、空气采样泵、第一排气口组成一采样气体通路；载气发生系统、电磁阀气路切换系统，定量管、毛细管分离柱、TCD检测器、排气口组成进样-分离气体通路。

所述电磁阀气路切换系统由第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀组成；第一电磁阀和第三电磁阀与定量管、进气口、空气采样泵、第一排气口组成采样气体通路；第二电磁阀和第四电磁阀与载气发生系统、定量管、毛细管分离柱、TCD检测器、第二排气口组成进样气体通路。

所述定量管的上下两面设有传导金属块，半导体制冷模块下面设有散热器、散热器下面设有散热风扇，所述富集阱箱体内采用隔热保温材料填充内部空隙、将定量管及其上下传导金属块和半导体制冷模块围裹。

所述定量管内嵌于上部传导金属块和下部传导金属块之间，半导体制冷模块上与传导金属块、下与富集阱箱体壁面板紧密接触安装。

所述散热器紧密安装在半导体制冷模块和富集阱箱体接触壁面板的外侧。

电磁阀气路切换系统、半导体制冷模块、电加热器、信号放大处理单元、计算机处理系统及其用电部件通过电器线路与电气控制单元连接。

本发明的积极效果是：

1)采用低温富集装置，提高了便携式仪器的灵敏度；

2)采用毛细管柱，分离效果好；

3)结构紧凑、重量轻、仪器体积小，携带方便；

4）采用TCD作为检测器，检测范围宽，精度高，数据重现性好，可方便的在各种场所对空气中VOC的定性、定量分析，适用于建筑工程室内环境污染控制领域。

附图说明：

图1为本发明采样工作状态的结构示意图；

图2为本发明进样和分离工作状态的结构示意图；

图3为本发明半导体制冷样品富集阱装置结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

其中：1-载气发生系统，2-空气采样泵，3-电磁阀气路切换系统，3-1-第一电磁阀，3-2-第二电磁阀，3-3-第三电磁阀，3-4-第四电磁阀，4-半导体制冷样品富集阱装置，4-1-定量管，4-2-半导体制冷模块，4-3-富集阱箱体，4-4传导金属块，4-5-散热器，4-6-风扇，4-7-隔热保温材料，5-毛细管柱分离系统装置，5-1-毛细管分离柱，5-2-微型柱箱，5-3-电加热器，6-TCD检测器（北分天普），7-信号放大处理单元，8-计算机处理系统，9-电气控制单元，10-第一排气口,11-进气口，12-第二排气口。

由图1—图3可以看出：本发明包括电磁阀气路切换系统3，与电磁阀气路切换系统3连接的载气发生系统1、空气采样泵2、半导体制冷样品富集阱装置4、电加热控温的毛细管柱分离系统装置5、电加热控温的毛细管柱分离系统装置5依次与TCD检测器6、信号放大处理单元7、计算机处理系统8、电气控制单元9连接；其中：半导体制冷样品富集阱装置4包括富集阱箱体4-3、富集阱箱体4-3内设的定量管4-1、半导体制冷模块4-2；电加热控温的毛细管柱分离系统装置5包括微型柱箱5-2、微型柱箱5-2内设的毛细管分离柱5-1、电加热器5-3；电磁阀气路切换系统3由第一电磁阀3-1、第二电磁阀3-2、第三电磁阀3-3、第四电磁阀3-4组成；第一电磁阀3-1和第三电磁阀3-3与定量管4-1、进气口11、空气采样泵2、第一排气口10组成采样气体通路；第二电磁阀3-2和第四电磁阀3-4与载气发生系统1、定量管4-1、毛细管分离柱5-1、TCD检测器6、第二排气口12组成进样-分离气体通路。

由图3还可以看出：定量管4-1的上下两面设有传导金属块4-4，半导体制冷模块4-2下面设有散热器4-5、散热器4-5下面设有散热风扇4-6，所述富集阱箱体4-3内采用隔热保温材料4-7填充内部空隙将定量管4-1及其上下设的传导金属块4-4和半导体制冷模块4-2围裹。

由图3还可以看出：定量管4-1内嵌于上部传导金属块和下部传导金属块之间，半导体制冷模块4-2上与传导金属块4-4紧贴、下与富集阱箱体4-3的壁面板紧密接触安装。

由图3还可以看出：所述散热器4-5紧密安装在富集阱箱体4-3壁面板的外侧。

由图1-图3可以看出：所述电磁阀气路切换系统、半导体制冷模块4-2)、电加热器5-3、信号放大处理单元7、计算机处理系统8及其各用电部件通过电器线路与电气控制单元9连接。

仪器工作过程分为采样、进样、分离、数据处理分析等步骤。

采样工作过程中，仪器程序化工作，通过电气控制单元9控制电磁阀气路切换系统3的第一电磁阀3-1与第三电磁阀3-3通电导通，第二电磁阀3-2和第四电磁阀3-4失电关闭，半导体制冷模块4-2与散热风扇4-6通电运行，并启动空气采样泵2。此时，定量管4-1和进气口11、空气采样泵2、第一排气口10的气体管道相通，在空气采样泵2工作的作用下，外部空气从进气口11经过第三电磁阀3-3、定量管4-1、第一电磁阀3-1、空气采样泵2，再通过排气口10排出，同时，在半导体制冷模块4-2工作下，实现VOC在装有定量管4-1的半导体制冷样品富集阱装置4内低温富集。

采样完毕后，进入进样和分离工作过程，通过电气控制单元9控制电磁阀气路切换系统3的第一电磁阀3-1与第三电磁阀3-3断电关闭，第二电磁阀3-2和第四电磁阀3-4通电导通，空气采样泵2停止工作。此时，定量管4-1和载气发生系统1、毛细管分离柱5-1、TCD检测器6的气体管道相通，在载气发生系统1压力作用下，载气发生系统1发生的氮气经过第二电磁阀3-3、将定量管4-1富集的VOC通过第四电磁阀3-4、带入毛细管分离柱5-1分离后，再进入TCD检测器6，并通过第二排气口12排出。TCD检测器6所产生的信号，经过信号放大处理单元7送到计算机处理系统8进行数据处理分析。

本发明携带方便，灵敏度高，重复性好，可广泛应用于对空气中有机污染物实施现场检测分析的诸多领域，具有极大的经济和社会效益。

Claims

1.一种用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，包括电磁阀气路切换系统(3)，与电磁阀气路切换系统(3)连接的载气发生系统(1)、空气采样泵(2)、半导体制冷样品富集阱装置(4)、电加热控温的毛细管柱分离系统装置(5)；电加热控温的毛细管柱分离系统装置(5)依次连接有TCD检测器(6)、信号放大处理单元（7）、计算机处理系统(8)、电气控制单元(9)连接；其特征在于：气路切换系统（3）由若干电磁阀组成；半导体制冷样品富集阱装置(4)包括富集阱箱体（4-3）、富集阱箱体（4-3）内设的定量管(4-1)、半导体制冷模块(4-2)；电加热控温的毛细管柱分离系统装置(5)包括微型柱箱（5-2）、微型柱箱（5-2）内设的毛细管分离柱(5-1)、电加热器（5-3）；电磁阀气路切换系统（3）与定量管(4-1)、进气口(11)、空气采样泵(2)、第一排气口（10）组成一采样气体通路；载气发生系统(1)、电磁阀气路切换系统（3），定量管(4-1)、毛细管分离柱(5-1)、TCD检测器(6)、第二排气口（12）组成进样-分离气体通路。

2.根据权利要求1所述的用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，其特征在于：所述电磁阀气路切换系统(3)由第一电磁阀（3-1）、第二电磁阀（3-2）、第三电磁阀（3-3）、第四电磁阀（3-4）组成；第一电磁阀（3-1）和第三电磁阀（3-3）与定量管(4-1)、进气口(11)、空气采样泵(2)、第一排气口（10）组成采样气体通路；第二电磁阀（3-2）和第四电磁阀（3-4）与载气发生系统(1)、定量管(4-1)、毛细管分离柱(5-1)、TCD检测器(6)、第二排气口12组成进样-分离气体通路。

3.根据权利要求2所述的用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，其特征在于：定量管（4-1）的上下两面设有传导金属块（4-4），半导体制冷模块（4-2）下面设有散热器（4-5）、散热器（4-5）下面设有散热风扇（4-6），富集阱箱体（4-3）内采用隔热保温材料（4-7）填充内部空隙将定量管（4-1）及其上下设的传导金属块（4-4）和半导体制冷模块（4-2）围裹。

4.根据权利要求3所述的用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，其特征在于：所述定量管（4-1）内嵌于上部传导金属块和下部传导金属块之间，半导体制冷模块（4-2）上与传导金属块（4-4）面、下与富集阱箱体（4-3）的壁面板紧密接触安装。

5.根据权利要求4所述的用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，其特征在于：散热器（4-5）紧密安装在半导体制冷模块（4-2）和富集阱箱体（4-3）接触壁面板的外侧。

6.根据权利要求5所述的用于室内空气中VOC检测的便携式气相色谱仪，其特征在于：电磁阀气路切换系统、半导体制冷模块(4-2)、电加热器（5-3）、信号放大处理单元（7）、计算机处理系统(8)及其用电部件通过电器线路与电气控制单元(9)连接。