CN106053159A - 一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置 - Google Patents

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薛晓康
刘刚
张小沁
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Shanghai Tianke Chemical Detection Co Ltd
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Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
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Abstract

本发明涉及一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，由采样组件及制冷组件构成，采样组件包括抽气泵、毛细冷凝管及顶空瓶，抽气泵经管路与顶空瓶连接，毛细冷凝管与顶空瓶的开口连接，制冷组件包括设置在毛细冷凝管两侧，依次连接的散热板、半导体冷堆、散热组件及风扇，半导体冷堆与温控开关连接，所述的温控开关经电池组驱动。与现有技术相比，本发明比使用压缩机制冷技术大大减轻了设备重量，也降低了能耗，从而实现轻型化，并具有安全可靠、适用范围广、效率高等优点。

Description

一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置
技术领域
本发明涉及一种采样装置，尤其是涉及一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置。
背景技术
凡具有爆炸、易燃、毒害、腐蚀、放射性等危险性质，在运输、装卸、生产、使用、储存、保管过程中，于一定条件下能引起燃烧、爆炸，导致人身伤亡和财产损失等事故的化学物品，统称为化学危险物品。随着科学技术水平发展，人们对生产环境，生活环境的安全意识越来越深入。对环境保护越来越来关注，环保与安全得到政府各级部门、企事业单位的重视，有关的政策、法规、标准日趋完善，对有毒有害、易挥发(易燃易爆)的危险品生产、运输提出了严格要求。易挥发(易燃易爆)危险品检测已是必不可少，已经被国家列入强制鉴定目录。这样，各种采样检测设备应运而生。针对易挥发(易燃易爆)气体的采集现大多采用吸附剂吸附之后，利用气相色谱或气质联用仪解析之后进行分析测定。
中国专利CN103091134A公开了固定源颗粒物及挥发性有机物稀释采样系统及采样方法，包括烟气引入系统、稀释系统、停留室、样品采集系统、控制及数据采集系统。该系统能够模拟固定源烟气排放至大气中的成核、冷凝、凝聚等过程，可采用大气环境颗粒物的粒径分级采样方法对颗粒物进行采样，可采用大气环境挥发性有机物采样方法对挥发性有机物进行采样，并可实现稀释比及动态停留时间的动态控制。但是该系统结构相对复杂，使用也不方便。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现轻型化，并具有安全可靠、适用范围广、效率高的超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，由采样组件及制冷组件构成，
所述的采样组件包括抽气泵、毛细冷凝管及顶空瓶，所述的抽气泵经管路与顶空瓶连接，所述的毛细冷凝管与顶空瓶的开口连接，
所述的制冷组件包括设置在毛细冷凝管两侧，依次连接的散热板、半导体冷堆、散热组件及风扇，所述的半导体冷堆与温控开关连接，所述的温控开关经电池组驱动。
所述的毛细冷凝管为可快速拆装的蛇形毛细冷凝管。
所述的毛细冷凝管处还设有与温控开关连接的温度探头。
所述的毛细冷凝管采用软性不锈钢或铜制作得到，以减少样品污染。
所述的温度探头采用不锈钢材质制作得到，可承受零摄氏度以下温度
所述的半导体冷堆为双合可开启冷端半导体冷堆，该半导体冷堆为经导体连接N型半导体和P型半导体，接通直流电后，导体的一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。因接点附近产生电子-空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，称为冷端。另一端因电子-空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，称为热端。本申请在冷凝过程利用的是其冷端。
所述的散热组件由多片散热片组合构成。
所述的散热组件及散热板采用铜或铝材质制作得到，使得散热效果最佳
所述的抽气泵为微型抽气泵，流速根据实际需要可调，最大流速为10L/min。
所述的电池组为锂离子电池组。
本申请利用半导体制冷冷源将易挥发(易燃易爆)气体采集成液体，并装入顶空瓶以备进样。顶空瓶可用于国内外各种气相色谱仪、气质联用仪，它是将液体组分直接导入气相色谱仪进行分离和检测的理想进样装置，使用顶空技术，可以免除冗长烦琐的样品前处理过程，避免有机溶剂带入的杂质对分析造成干扰，减少对色谱柱及进样口的污染。它专用于分析易挥发的微量成分。
半导体作为一种制冷冷源，具有以下优点：(1)尺寸小，可以制成体积不到1cm小的制冷器；重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克。(2)无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境，制冷参数不受空间方向以及重力影响，在大的机械过载条件下，能够正常地工作。(3)通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率。(4)作用速度快，使用寿命长，且易于控制。(5)环境性能优良、经济性好、化学稳定性好、安全无毒不可燃、热力性能良好等方面的特点。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的采样装置可在封闭条件下进行，可避免有毒有害样品对实验人员的伤害。
2、本发明的采样装置用半导体冷堆作为冷源，可通过改变电流大小达到改变冷却速率的目的，无噪音、无磨损、运行可靠、维护方便，同时冷却速度快。
3、本发明的散热器可在无水源下使用，避免了传统冷却装置使用水作为冷凝水的缺点，可以大大节约水资源。
4、本发明的散热器作为高温传导媒体，体积小、重量轻，传热效率高，能耗大大降低。
5、本发明的采样装置适用性广，可适用于多种不同样品中的易挥发组分的采集，同时采集的温度、时间可以调整，操作简便可靠、效率大大提高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1-微型抽气泵、2-毛细冷凝管、3-温度探头、4-顶空瓶、5-顶空瓶安装组件、6-散热板、7-半导体冷堆、8-散热组件、9-风扇、10-温控开关、11-锂离子电池组。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其结构如图1所示，由采样组件及制冷组件构成，采样组件包括微型抽气泵1、毛细冷凝管2及顶空瓶4，微型抽气泵1的流速根据实际需要可调，最大流速为10L/min，微型抽气泵1经管路与顶空瓶4连接，顶空瓶4经顶空瓶安装组件5与毛细冷凝管2与连接，毛细冷凝管2为可快速拆装的蛇形毛细冷凝管，其材质采用软性的不锈钢或铜，以减少样品污染。毛细冷凝管2处还设有温度探头3，采用不锈钢材料制作得到，可承受零摄氏度以下温度。
制冷组件包括设置在毛细冷凝管2两侧，依次连接的散热板6、半导体冷堆7、散热组件8及风扇9，半导体冷堆为双合可开启冷端半导体冷堆，该半导体冷堆为经导体连接N型半导体和P型半导体，接通直流电后，导体的一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。因接点附近产生电子-空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，称为冷端。另一端因电子-空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，称为热端。在冷凝过程利用的是其冷端。半导体冷堆7与温控开关10连接，温控开关10经锂离子电池组11驱动。散热组件8及散热板6采用铜或铝材质制作得到，使得散热效果最佳。本发明的采样装置是全封闭的装置。
本发明在使用时，通过打开温控开关、制冷风扇，驱动半导体冷堆进行制冷，制冷2-4小时，使采样装置的温度达零摄氏度以下(可根据需采集样品的理化性质调节制冷速率和温度)。待温度达到预期值时，打开抽气泵，调节流速，记录抽气时间，可将易挥发(易燃易爆)气体采集成液体样品，装入顶空瓶中，密封，待分析。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，该采用装置由采样组件及制冷组件构成，
所述的采样组件包括抽气泵、毛细冷凝管及顶空瓶，所述的抽气泵经管路与顶空瓶连接，所述的毛细冷凝管与顶空瓶的开口连接，
所述的制冷组件包括设置在毛细冷凝管两侧，依次连接的散热板、半导体冷堆、散热组件及风扇，所述的半导体冷堆与温控开关连接，所述的温控开关经电池组驱动。
2.根据权利要求1所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的毛细冷凝管为可快速拆装的蛇形毛细冷凝管。
3.根据权利要求1或2所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的毛细冷凝管处还设有与温控开关连接的温度探头。
4.根据权利要求1或2所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的毛细冷凝管采用软性不锈钢或铜制作得到。
5.根据权利要求3所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的温度探头采用不锈钢材质制作得到。
6.根据权利要求1所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的半导体冷堆为双合可开启冷端半导体冷堆，该半导体冷堆为经导体连接N型半导体和P型半导体，接通直流电后，导体的一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。
7.根据权利要求1所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的散热组件由多片散热片组合构成。
8.根据权利要求1所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的散热组件及散热板采用铜或铝材质制作得到。
9.根据权利要求1所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的抽气泵为微型抽气泵，最大流速为10L/min。
10.根据权利要求1所述的一种超轻便携式大气中有机物深冷凝采样装置，其特征在于，所述的电池组为锂离子电池组。
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