CN105716930A - 一种基于粒径的pm2.5筛选方法 - Google Patents

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李志生
文青梅
张瑞麟
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Abstract

本发明公开了一种基于粒径的PM2.5筛选方法，是根据细颗粒物尺寸的大小对细颗粒物进行筛选，首先将一定量的经干燥后的待检空气通入密闭容器中，密闭容器中平放两个或以上的托盘；然后将密闭容器密封，静置10～30分钟，使待检空气中的细颗粒物充分沉积到各个托盘的对应尺寸的阵列凹坑中；从密闭容器中取出所有的托盘，分别从不同尺寸的阵列凹坑中提取相应粒径的细颗粒物，并进行检测分析。本发明的收集精度高，收集数量可控，而且细颗粒物不会粘附和团聚，方便提取和检测。

Description

一种基于粒径的PM2.5筛选方法
技术领域
本发明涉及化学分析领域，特别涉及一种基于粒径的PM2.5筛选方法。
背景技术
PM2.5即细颗粒物，是指大气环境中空气动力学直径小于或者等于2.5μm的颗粒物。虽然PM2.5是地球大气空气中含量极少的一部分，但它对环境和人类健康影响极大，不同粒径的可吸入颗粒物滞留在呼吸道的不同部位将导致不同的呼吸道疾病，而且PM2.5严重影响空气质量和能见度。因此，基于粒径分离PM2.5可用于具体分析PM2.5对人体健康和环境的影响。
目前，基于粒径分离空气中颗粒物的主要方法有：(1)滤膜称重法，是通过采样器以恒定速率抽取一定量体积空气，空气中的颗粒物被截留在滤膜上，结合滤膜重量在采样前后的变化和采样空气体积，计算出浓度；但是一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜造成结果偏低，同时其他物质也可能被滤膜吸附造成结果偏高。(2)光散射法，由于在实际过程中光的散射和颗粒物浓度之间的关系受到颗粒物的化学成分、形态、比重等因素的影响，该技术的准确性不高。(3)β射线法，其基本原理是利用堆积在适应滤膜上的颗粒物对碳-14释放的β射线衰减量的变化来测量大气颗粒物质量的变化，但是测定数据一般存在偏差，而且在潮湿高温区域的故障率很高。(4)微量震荡天平法，主要是利用锥形元件微量振荡天平原理，但是目前的技术无法解决样品加热后挥发性和半挥发性物质的损失，导致测量结果偏低。而且，上述皆为粒径范围层面上的颗粒物分离方法，分离结果较为粗糙，不能根据其粒径对PM2.5进行精确分离，从而对PM2.5的检测和后续分析造成影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种基于粒径的PM2.5筛选方法，这种方法可以对PM2.5进行精确分离，而且工艺简单、操作方便。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种基于粒径的PM2.5筛选方法，是根据细颗粒物尺寸的大小对细颗粒物进行筛选，包括下述步骤：
(1)将一定量的经干燥后的待检空气通入密闭容器1中，密闭容器1中平放两个或以上的托盘；
(2)然后将密闭容器1密封，静置10～30分钟，使待检空气中的细颗粒物5充分沉积到各个托盘的对应尺寸的阵列凹坑6中；
(3)从密闭容器1中取出所有的托盘，分别从不同尺寸的阵列凹坑6中提取相应粒径的细颗粒物5，并进行检测分析。
所述托盘的尺寸为：长宽1～500mm，厚度1～5mm，形状不限，可方可圆；优选尺寸为100*100*1mm。
所述托盘具有不同直径尺寸的均布的阵列凹坑，凹坑是盲孔；凹坑中开有与凹坑同轴心的通孔；凹坑和通孔组成二层结构，凹坑和通孔的直径根据筛选的细颗粒物的粒径来定，盲孔用于收集对应粒径的细颗粒物，通孔用于将小于该对应粒径的细颗粒物排出；凹坑数量越多，收集细颗粒物越多。
托盘中凹坑的数量为10000～108个，凹坑之间的间距为0.1～0.5um，凹坑呈矩形阵列居中于托盘。而且，托盘的形状、尺寸、凹坑间距、数量及阵列方式可以根据具体需要改变和优化。
所述托盘的材料是金属、聚合物或玻璃等表面光滑且易于微细加工的材料。
托盘上的凹坑和通孔是通过微细制造技术加工而成，形状精度可控；凹坑底部可加工成半球形，方便小于等于通孔直径的细颗粒物从通孔中排出，防止其残留在凹坑中。
所述托盘有3个，包括托盘2、托盘3、托盘4。
托盘2的凹坑6直径为0.5um，深度为0.5um，用于收集粒径小于等于0.5um的细颗粒物5。
托盘3的凹坑6直径为1.5um，深度为1.5um，凹坑中开有与凹坑同轴心的直径为0.5um的通孔7，用于收集粒径在0.5-1.5um之间的细颗粒物5，其中粒径小于等于0.5um的细颗粒物5会通过托盘3的通孔7排出，不会残留在其凹坑6中。
托盘4的凹坑6直径为2.5um，深度为2.5um，凹坑中开有与凹坑同轴心的直径为1.5um的通孔7，用于收集粒径在1.5-2.5um之间的细颗粒物5，其中粒径小于等于1.5um的细颗粒物5会通过托盘4的通孔7排出，不会残留在其凹坑6中。
还可以通过制备不同直径的阵列凹坑来实现不同粒径大小的细颗粒物的收集。
步骤3中，托盘2收集的细颗粒物5的粒径小于等于0.5um；托盘3收集的细颗粒物5的粒径在0.5-1.5um之间；托盘4收集的细颗粒物5的粒径在1.5-2.5um之间。
本方法的原理是过滤原理，理论上将细颗粒物视为圆球，单个凹坑的直径和深度决定收集细颗粒物的大小和个数；其中托盘2的凹坑用于收集粒径小于等于0.5um的细颗粒物，一个凹坑容纳一个细颗粒物；托盘3的凹坑用于收集粒径在0.5-1.5um之间的细颗粒物，其中粒径小于等于0.5um的细颗粒物会通过通孔排出；托盘4的凹坑用于收集粒径在1.5-2.5um之间的细颗粒物，其中粒径小于等于1.5um的细颗粒物会通过通孔排出；单个凹坑的直径和深度决定所容纳细颗粒物的大小和数量，理论上单个凹坑容纳单个对应粒径的细颗粒物，阵列凹坑的数量越多，则收集的细颗粒物越多；而且待检空气经干燥后通入，防止细颗粒物粘附和团聚；细颗粒物经静置后容纳在凹坑中，便于提取和检测。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明是基于粒径大小收集细颗粒物，其收集精度高，收集数量可控。
(2)本发明将待检空气进行干燥处理，使得细颗粒物不会粘附和团聚，而且提取和检测方便。
(3)本发明通过在托盘上采用微细制造技术制备出具有不同大小的均布阵列凹坑来实现，凹坑直径和深度可控。
附图说明
图1为密闭容器及托盘的结构示意图。
图2为细颗粒物沉积过程的示意图。
图3为细颗粒物沉积在托盘的示意图。
图中，1：密闭容器；2、托盘；3、托盘；4、托盘；5、细颗粒物；6、凹坑；7、通孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种基于粒径的PM2.5筛选方法，是根据细颗粒物尺寸的大小对细颗粒物进行筛选，包括下述步骤：
(1)将一定量的经干燥后的待检空气通入密闭容器1中，密闭容器1中平放三个托盘：包括托盘2、托盘3、托盘4，如图1所示；
(2)然后将密闭容器1密封，静置10～30分钟，使待检空气中的细颗粒物5充分沉积到各个托盘的对应尺寸的阵列凹坑6中，如图2所示；
(3)从密闭容器1中取出所有的托盘，分别从不同尺寸的阵列凹坑6中提取相应粒径的细颗粒物5，并进行检测分析，如图3所示，其中，托盘2收集的细颗粒物5的粒径小于等于0.5um；托盘3收集的细颗粒物5的粒径在0.5-1.5um之间；托盘4收集的细颗粒物5的粒径在1.5-2.5um之间。
托盘2的凹坑6直径为0.5um，深度为0.5um，用于收集粒径小于等于0.5um的细颗粒物5。
托盘3的凹坑6直径为1.5um，深度为1.5um，凹坑中又开有与凹坑同轴心的直径为0.5um的通孔7，用于收集粒径在0.5-1.5um之间的细颗粒物5，其中粒径小于等于0.5um的细颗粒物5会通过托盘3的通孔7排出，不会残留在其凹坑6中。
托盘4的凹坑6直径为2.5um，深度为2.5um，凹坑中又开有与凹坑同轴心的直径为1.5um的通孔7，用于收集粒径在1.5-2.5um之间的细颗粒物5，其中粒径小于等于1.5um的细颗粒物5会通过托盘4的通孔7排出，不会残留在其凹坑6中。

Claims (10)

1.一种基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于根据细颗粒物尺寸的大小对细颗粒物进行筛选，包括下述步骤：
(1)将一定量的经干燥后的待检空气通入密闭容器中，密闭容器中平放两个或以上的托盘；
(2)然后将密闭容器密封，静置10～30分钟，使待检空气中的细颗粒物充分沉积到各个托盘的对应尺寸的阵列凹坑中；
(3)从密闭容器中取出所有的托盘，分别从不同尺寸的阵列凹坑中提取相应粒径的细颗粒物，并进行检测分析。
2.根据权利要求1所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：所述托盘的尺寸为：长宽1～500mm，厚度1～5mm。
3.根据权利要求1所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：所述托盘具有不同直径尺寸的均布的阵列凹坑，凹坑是盲孔；凹坑中开有与凹坑同轴心的通孔；凹坑和通孔组成二层结构，凹坑和通孔的直径根据筛选的细颗粒物的粒径来定，盲孔用于收集对应粒径的细颗粒物，通孔用于将小于该对应粒径的细颗粒物排出。
4.根据权利要求1所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：托盘中凹坑的数量为10000～108个，凹坑之间的间距为0.1～0.5um，凹坑呈矩形阵列居中于托盘。
5.根据权利要求1所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：所述托盘的材料是金属、聚合物或玻璃。
6.根据权利要求1所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：凹坑底部是半球形。
7.根据权利要求1所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：所述托盘有3个，包括托盘(2)、托盘(3)、托盘(4)。
8.根据权利要求7所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：托盘(2)的凹坑直径为0.5um，深度为0.5um，用于收集粒径小于等于0.5um的细颗粒物。
9.根据权利要求7所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：托盘(3)的凹坑直径为1.5um，深度为1.5um，凹坑中开有与凹坑同轴心的直径为0.5um的通孔，用于收集粒径在0.5-1.5um之间的细颗粒物。
10.根据权利要求7所述的基于粒径的PM2.5筛选方法，其特征在于：托盘(4)的凹坑直径为2.5um，深度为2.5um，凹坑中开有与凹坑同轴心的直径为1.5um的通孔，用于收集粒径在1.5-2.5um之间的细颗粒物。
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CN106290085A (zh) * 2016-07-27 2017-01-04 广东工业大学 一种基于粒径的栅格分级筛选空气中颗粒物的方法和装置

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