CN105548417A - 一种吸附采样装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸附采样装置和方法，该装置包括：主控模块、除湿模块、温度控制模块、流速控制模块、采样管；主控模块分别连接除湿模块、温度控制模块和流速控制模块，用于控制各模块工作；除湿模块，用于滤除流经采样管的采样气体中的多余水分；温度控制模块，用于控制流经采样管的采样气体的温度，使其保持恒定的温度；流速控制模块，用于控制流经采样管的采样气体的流速，使其保持恒定的流速；采样管，用于在恒定的温度和流速条件下，吸附采样气体中的被检测物质；其中，采样气体流经采样管的气路是密闭的。吸附采样过程在恒定、统一的条件下进行，从而排除湿度和温度对吸附率的干扰，保证了吸附采样结果的稳定性和准确性。

Description

一种吸附采样装置和方法

技术领域

本发明涉及气体检测领域，特别涉及一种吸附采样装置和方法。

背景技术

基础工业的迅速发展，带来巨大经济效益的同时，也加重了环境的负担。现在，环境污染问题已经日益被重视起来。

检测大气污染、家居污染的仪器有很多。应用最广泛、检测可信度最高的莫过于气相色谱仪。在进行检测之前，首先需要进行环境样品的吸附采样，之后利用气相色谱仪进行解析检测，这就是常用的“吸附解析方式”，即吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法。

污染物在不同温度、湿度和气压环境下，吸附的效率是不同的。这就导致了在不同时间、不同地点进行测量时，测量值与实际值可能会有很大差异，例如分别在冬天和夏天进行的两次检测，可能仅因温度不同而产生很大差别，这会影响检测结果，尤其对于有PPB(PartPerBillion，十亿分之一)级检测要求的精确度有很大影响。现有的吸附采样方法比较粗糙，对于外界环境考虑的很少。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种吸附采样装置和方法。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一种吸附采样装置，包括：主控模块、除湿模块、温度控制模块、流速控制模块、采样管；

所述主控模块分别连接所述除湿模块、所述温度控制模块和所述流速控制模块，用于控制各模块工作；

所述除湿模块，用于滤除流经所述采样管的采样气体中的多余水分；

所述温度控制模块，用于控制流经所述采样管的采样气体的温度，使其保持恒定的温度；

所述流速控制模块，用于控制流经所述采样管的采样气体的流速，使其保持恒定的流速；

所述采样管，用于在采样气体处于恒定的温度和流速条件下，吸附所述采样气体中的被检测物质；其中，采样气体流经所述采样管的气路是密闭的。

其中，所述除湿模块采用干燥管，所述温度控制模块采用温控箱，所述流速控制模块采用抽气泵；所述采样管置于所述温控箱中，所述温控箱包括加热部件、制冷部件和温度传感器；

所述干燥管的一端置于采样气体中，另一端与所述采样管的进气口相连；所述采样管的出气口连接所述抽气泵；在所述抽气泵工作时，采样气体依次流经所述干燥管、所述采样管和所述抽气泵。

其中，所述装置还包括流量监测模块；

所述流量监测模块与所述主控模块相连，用于统计流经所述采样管的采样气体的流量值，当满足采样所要求的流量时，通知所述主控模块，并由所述主控模块控制所述抽气泵停止工作。

其中，所述装置还包括气压传感模块；

所述气压传感模块与所述主控模块相连，用于测量外界环境的气压值，并将测量得到的气压值存储在所述主控模块中；

所述流量监测模块利用所述主控模块中存储的气压值对采样气体的流量值进行补偿，排除气压对采样流量的干扰。

其中，所述采样管、所述温控箱和所述主控模块作为一个整体可拆卸；

拆卸后，所述采样管连接至气相色谱气路中，所述主控模块控制所述温控箱升温至设定温度，配合所述气相色谱气路完成吸附解析。

依据本发明的另一个方面，本发明提供了一种吸附采样方法，包括：

滤除流经采样管的采样气体中的多余水分；

控制流经所述采样管的采样气体的温度，使其保持恒定的温度；

控制流经所述采样管的采样气体的流速，使其保持恒定的流速；

在采样气体处于恒定的温度和流速条件下，由所述采样管吸附所述采样气体中的被检测物质；其中，采样气体流经所述采样管的气路是密闭的。

其中，采用干燥管滤除流经所述采样管的采样气体中的多余水分；采用温控箱控制流经所述采样管的采样气体的温度，所述温控箱包括加热部件、制冷部件和温度传感器；采用抽气泵控制流经所述采样管的采样气体的流速；

将所述干燥管的一端置于采样气体中，另一端与所述采样管的进气口相连；将所述采样管的出气口连接所述抽气泵；在所述抽气泵工作时，采样气体依次流经所述干燥管、所述采样管和所述抽气泵。

其中，所述方法还包括：统计流经所述采样管的采样气体的流量值，当满足采样所要求的流量时，控制所述抽气泵停止工作。

其中，所述方法还包括：测量并记录外界环境的气压值，根据所述气压值对采样气体的流量值进行补偿，排除气压对采样流量的干扰。

其中，所述方法还包括：

将完成吸附采样后的所述采样管连接到气象色谱气路；

对所述采样管加热至设定温度，配合所述气相色谱气路完成吸附解析。

本发明实施例的有益效果是：本发明通过控制流经采样管的采样气体的温度和流速，滤除采样气体中的多余水分，使吸附采样过程在恒定、统一的条件下进行，排除了湿度、温度和流速对吸附率的干扰，保证了吸附采样结果的稳定性和准确性，进而保证吸附采样效果的一致性。在进一步的优选实施例中，通过设置流量监测模块检测采样所要求的流量，进一步保证吸附采样结果的可靠性；通过设置气压传感模块测量并记录外界环境气压，为采样流量提供补偿依据，排除气压对采样流量的干扰；而且通过将采样管、温控箱和主控模块设计成整体可拆卸，可以方便的将吸附采样后的采样管连接到气相色谱仪中，并对采样管加热完成热脱附过程，配合气相色谱仪完成解析。因此，本发明提供的吸附采样装置和方法，具有设计简单、性能稳定、成本低廉，吸附解析效果一致性好的优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种吸附采样装置的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种吸附采样装置的系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种吸附采样方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种吸附采样装置的系统结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的吸附采样装置包括：主控模块110、除湿模块120、温度控制模块130、流速控制模块140、采样管150。

除湿模块120滤除流经采样管150的采样气体中的多余水分，避免湿度过大对吸附效率的负面影响，排除湿度对吸附率的干扰。

温度控制模块130控制流经采样管150的采样气体的温度，使其保持恒定的温度，排除温度对吸附率的干扰。

流速控制模块140为采样气体流经采样管150提供动力，并控制流经采样管150的采样气体的流速，使其保持恒定的流速。

主控模块分110别连接除湿模块120、温度控制模块130和流速控制模块140，用于控制各模块工作，例如主控模块110可以控制除湿模块120、温度控制模块130和流速控制模块140开始或停止工作，可以设定流经采样管150的采样气体的温度和流速等。

采样管150，用于在恒定的温度和流速条件下，吸附采样气体中的被检测物质，采样气体流经采样管的气路是密闭的。其中，被检测的物质可以是环境空气中的污染物或是室内的挥发性有机物等。

在进行吸附采样时，如果采样气体的流量过少，那么采样管150可能吸附不充分；如果采样气体的流量过多，又可能超出采样管150本身的吸附能力，这都会影响测量结果的精确性。并且在吸附解析方法的相关标准中，通常也对采样流量进行详细的规定，例如在《中华人民共和国国家环境保护标准HJ64-2013环境空气挥发性有机物的测定吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法》中就规定：采样流量10-200ml/min，采样体积2L，当相对湿度大于90％时，应减小采样体积，但最少不应小于300ml。因此。作为优选方案，本发明实施例提供的吸附采样装置还包括流量监测模块160。流量监测模块160与主控模块110相连，用于统计流经采样管150的采样气体的流量值。当流量监测模块160检测到检测气体的流量值达到了采样所要求的流量时，通知主控模块110，主控模块110再控制流速控制模块140停止提供动力，吸附采样的工作停止。

除了湿度和温度会影响吸附率之外，外界环境的气压也会影响吸附率，并且当外界环境气压变化较大时，气压同样会影响采样气体的流量。例如在气压较低的高原地区，空气会比较稀薄，这时就必须相应提高采样气体的流量才能满足吸附采样的要求。因此。作为进一步的优选方案，本发明实施例提供的吸附采样装置还包括气压传感模块170。气压传感模块170与主控模块110相连，用于测量外界环境的气压值，并将测量得到的气压值存储在主控模块110中。当外界环境气压变化较大时，流量监测模块160可以利用主控模块110中存储的气压值对采样气体的流量值进行补偿，例如在气压较低时，相应提高采样气体的流量，这样就排除了气压对采样流量的干扰。

图2为本发明实施例提供的另一种吸附采样装置的系统结构示意图。如图2所示，在本发明提供的一个具体实施例中，除湿模块120采用干燥管220，温度控制模块130采用温控箱230，流速控制模块140采用抽气泵240。

在进行吸附采样时，采样管250置于温控箱230中，干燥管220的一端置于采样气体中，另一端与采样管250的进气口相连；采样管250的出气口连接抽气泵240；采样管250与干燥管220、气泵240的两个连接端是密闭的，在抽气泵240工作时，采样气体依次流经干燥管220、采样管250和抽气泵240，这一气路是密闭的。

采样气体流经干燥管220时会滤除多余水分，避免湿度过大对样品吸附率的影响。温控箱230包括温度传感器231、加热部件232、制冷部件233。温度传感器231监测温控箱230内的温度，当温控箱230内的温度低于主控模块210设定的温度时，开启加热部件232，使温控箱内230的温度上升；当温控箱230内的温度高于主控模块210设定的温度时，开启制冷部件233，使温控箱内230的温度下降，使采样管250内的采样气体始终处于主控模块210设定的温度，排除温度不同对样品吸附率的影响。主控模块210通过控制抽气泵240的转速可以控制采样气体以适量、均匀的流速流经采样管250。

在优选方案中，流量监测模块260统计流经采样管250的采样气体的流量值。当流量监测模块260检测到检测气体的流量值达到了采样所要求的流量时，通知主控模块210，主控模块210再控制抽气泵240停止工作。气压传感模块270测量外界环境的气压值，并将测量得到的气压值存储在主控模块210中。当外界环境气压变化较大时，流量监测模块260可以利用主控模块210中存储的气压值对采样气体的流量值进行补偿，排除气压对采样流量的干扰。

在本发明的一个优选实施例中，采样管250、温控箱230和主控模块210作为一个整体可拆卸，即如图2所示的虚线部分可拆卸。经过吸附采样过程得到的样本需要利用气相色谱仪进行解析，将图2中虚线部分卸下后可连接至气相色谱仪，采样管250接入气相色谱气路中，通过主控模块210控制温控箱230加热，完成热脱附过程，气相色谱仪还可以获取主控模块210中存储的外界环境的气压值，利用该气压值对吸附解析结果进行补偿，排除外界环境气压对吸附解析结果的干扰，从而得到准确值。采样管250、温控箱230和主控模块210作为一个整体可拆卸的设计方便配合气相色谱气路完成解析工作。

图3为本发明实施例提供的一种吸附采样方法的流程示意图。如图3所示，本发明实施例提供的吸附采样方法包括：

步骤S310：滤除流经采样管的采样气体中的多余水分；

步骤S320：控制流经采样管的采样气体的温度，使其保持恒定的温度。

步骤S330：控制流经采样管的采样气体的流速，使其保持恒定的流速。

步骤S340：在恒定的温度和流速条件下，由采样管吸附采样气体中的被检测物质。

在本发明提供的一个具体实施例中，步骤S310中采用干燥管滤除流经采样管的采样气体中的多余水分，防止湿度过大对样品吸附率的影响。步骤S320中采用温控箱控制流经采样管的采样气体的温度，温控箱包括加热部件、制冷部件和温度传感器，温度传感器监测温控箱内的温度，当温控箱内的温度低于要求的温度时，开启加热部件，使温控箱内的温度上升；当温控箱内的温度高于要求的温度时，开启制冷部件，使温控箱内的温度下降，这样采样管内的采样气体始终处于要求的温度，排除了温度不同对样品吸附率的影响。步骤S330中采用抽气泵控制流经采样管的采样气体的流速，通过控制抽气泵的转速可以控制采样气体以适量、均匀的流速流经采样管。

将干燥管的一端置于采样气体中，另一端与采样管的进气口相连；将采样管的出气口连接抽气泵；启动抽气泵工作，采样气体会依次流经干燥管、采样管和抽气泵，采样管在恒定的温度和流速条件下吸附采样气体中的被检测物质。

作为优选方案，本发明提供的吸附采样方法还包括：统计流经采样管的采样气体的流量值，当满足采样所要求的流量时，停止抽气泵工作。监控采样气体的流量值可以方便控制采样流量符合相关标准中要求的流量，防止采样流量过高或过低对检测结果精确度的影响。

作为进一步的优选方案，本发明提供的吸附采样方法还包括：测量并记录外界环境的气压值，根据气压值对采样气体的流量值进行补偿，排除气压对采样流量的干扰。外界环境气压的变化不仅会影响吸附率，而且会影响采样气体的流量。例如气压低时必须相应提高采样气体的流量才能满足吸附采样的要求，通过外界气压值对采样气体的流量值进行补偿可以排除气压对采样流量的干扰。

在吸附采样结束后，还要将装有样本的采样管连接到气象色谱气路中，利用温控箱中的加热部件对采样管加热，完成热脱附过程，以配合气相色谱气路完成吸附解析工作。

综上所述，本发明提供的吸附采样装置和方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明提供的吸附采样装置和方法，通过控制流经采样管的采样气体的温度和流速，滤除采样气体中的多余水分，使吸附采样过程在恒定、统一的条件下进行，排除了湿度、温度和流速对吸附率的干扰，保证了吸附采样结果的稳定性和准确性。

2、本发明提供的吸附采样装置和方法，通过测量并记录外界环境气压，为采样流量和测量结果提供补偿依据，排除气压对采样流量和测量结果的干扰，进一步保证了吸附采样结果的稳定性和准确性。

3、本发明提供的吸附采样装置和方法，可以方便的将吸附采样后的采样管连接到气相色谱仪中，并且对采样管加热完成热脱附过程，配合气相色谱仪完成解析，具有设计简单、性能稳定、成本低廉，吸附解析效果一致性好的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吸附采样装置，其特征在于，所述装置包括：主控模块、除湿模块、温度控制模块、流速控制模块、采样管；

所述主控模块分别连接所述除湿模块、所述温度控制模块和所述流速控制模块，用于控制各模块工作；

所述除湿模块，用于滤除流经所述采样管的采样气体中的多余水分；

所述温度控制模块，用于控制流经所述采样管的采样气体的温度，使其保持恒定的温度；

所述流速控制模块，用于控制流经所述采样管的采样气体的流速，使其保持恒定的流速；

所述采样管，用于在采样气体处于恒定的温度和流速条件下，吸附所述采样气体中的被检测物质；其中，采样气体流经所述采样管的气路是密闭的。

2.如权利要求1所述的吸附采样装置，其特征在于，

所述除湿模块采用干燥管，所述温度控制模块采用温控箱，所述流速控制模块采用抽气泵；所述采样管置于所述温控箱中，所述温控箱包括加热部件、制冷部件和温度传感器；

所述干燥管的一端置于采样气体中，另一端与所述采样管的进气口相连；所述采样管的出气口连接所述抽气泵；在所述抽气泵工作时，采样气体依次流经所述干燥管、所述采样管和所述抽气泵。

3.如权利要求2所述的吸附采样装置，其特征在于，所述装置还包括流量监测模块；

所述流量监测模块与所述主控模块相连，用于统计流经所述采样管的采样气体的流量值，当满足采样所要求的流量时，通知所述主控模块，并由所述主控模块控制所述抽气泵停止工作。

4.如权利要求3所述的吸附采样装置，其特征在于，所述装置还包括气压传感模块；

所述气压传感模块与所述主控模块相连，用于测量外界环境的气压值，并将测量得到的气压值存储在所述主控模块中；

所述流量监测模块利用所述主控模块中存储的气压值对采样气体的流量值进行补偿，排除气压对采样流量的干扰。

5.如权利要求2-4任一项所述的吸附采样装置，其特征在于，

所述采样管、所述温控箱和所述主控模块作为一个整体可拆卸；

拆卸后，所述采样管连接至气相色谱气路中，所述主控模块控制所述温控箱升温至设定温度，配合所述气相色谱气路完成吸附解析。

6.一种吸附采样方法，其特征在于，所述方法包括：

滤除流经采样管的采样气体中的多余水分；

控制流经所述采样管的采样气体的温度，使其保持恒定的温度；

控制流经所述采样管的采样气体的流速，使其保持恒定的流速；

在采样气体处于恒定温度和流速条件下，由所述采样管吸附所述采样气体中的被检测物质；其中，采样气体流经所述采样管的气路是密闭的。

7.如权利要求6所述的吸附采样方法，其特征在于，

采用干燥管滤除流经所述采样管的采样气体中的多余水分；采用温控箱控制流经所述采样管的采样气体的温度，所述温控箱包括加热部件、制冷部件和温度传感器；采用抽气泵控制流经所述采样管的采样气体的流速；

将所述干燥管的一端置于采样气体中，另一端与所述采样管的进气口相连；将所述采样管的出气口连接所述抽气泵；在所述抽气泵工作时，采样气体依次流经所述干燥管、所述采样管和所述抽气泵。

8.如权利要求7所述的吸附采样方法，其特征在于，所述方法还包括：统计流经所述采样管的采样气体的流量值，当满足采样所要求的流量时，控制所述抽气泵停止工作。

9.如权利要求8所述的吸附采样方法，其特征在于，所述方法还包括：测量并记录外界环境的气压值，根据所述气压值对采样气体的流量值进行补偿，排除气压对采样流量的干扰。

10.如权利要求6-9任一项所述的吸附采样方法，其特征在于，所述方法还包括：

将完成吸附采样后的所述采样管连接到气象色谱气路；

对所述采样管加热至设定温度，配合所述气相色谱气路完成吸附解析。