CN107063834B - 低浓度恶臭气体在线浓缩仪及在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低浓度恶臭气体在线浓缩仪及在线检测方法，其特征在于该浓缩仪包括箱体、进样单元、浓缩单元和控制单元；进样单元、浓缩单元和控制单元均安装在箱体内，样气经进样单元和浓缩单元处理后进入检测单元，控制单元控制进样单元和浓缩单元动作；所述进样单元包括进样器，所述进样器具有十个接口，分别为进样气接口(S1)、出样气接口(S2)、两个进载气接口(S3～S4)、两个检测气接口(S5～S6)、两个浓缩管接口(S7～S8)和两个定量管接口(S9～S10)；十个接口之间相互连通，且两两之间均连接有换向阀；进样器共有a、b两个位置。本发明检测方法能够对臭气浓度值低于10的低浓度恶臭气体进行检测，且检测过程快速、高效，检测精度高。

Description

低浓度恶臭气体在线浓缩仪及在线检测方法

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，特别是涉及一种低浓度恶臭气体在线浓缩仪及在线检测方法，该浓缩仪用来浓缩低浓度的恶臭气体，便于低浓度恶臭气体成分的在线识别与检测。

背景技术

国家标准GB14554-93将恶臭定义为：一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。恶臭物质种类繁多，来源广泛，对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害，其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。

目前，公知的恶臭气体检测方法包括实验室方法和实验室嗅辨分析，但是实验室仪器一般都比较巨大，此外还需要取样，送检等过程，耗时比较长；而实验室嗅辨分析，即通过嗅辨员感官分析，这种分析方法一般需要嗅辨员6人、判定师1人及若干辅助人员，人力消耗比较大，此外人工测定法具有很大的主观性，受嗅辨人员的个体差异影响因素较大，不可能准确检测气体成分与浓度。臭气浓度是用于表征恶臭污染对人体嗅觉刺激程度的常用指标，目前我国测定臭气浓度的标准方法为GB/T14675－93《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》。但是当被测气体的臭气浓度小于10(稀释倍数,无单位)时，利用该方法的测定结果只能以“＜10”来表示，无法准确定量。而低浓度恶臭通常具有低浓度、多组分、不易采集等特点，如环境恶臭，其臭气浓度值一般都小于10，长期在低浓度恶臭环境中会给人体带来潜在的危害，并且国内目前尚未建立低浓度恶臭的臭气浓度测试方法。天津市环境保护科学研究院的卢志强等人(卢志强,王元刚,张妍,刘英会,孙博.低浓度恶臭的臭气浓度测试方法研究[J].城市环境与城市生态,2012,06:23-24+30)通过吸附管对样气进行采集，再将吸附有恶臭物质的采样管放入特定的热解析仪中，通过氮气直吹的方法利用GB/T14675－93《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》对浓缩10倍的恶臭气体进行嗅觉测试，该方法能够对低于10的恶臭气体进行检测，但是此实验方法耗时较长，且需要的人力物力较大，并且此方法必须应用于实验室或者是分析室，无法实现便携式以及在线式检测。

发明内容

为了克服现有恶臭气体检测方面存在的仪器笨大，不易携带，耗时较长且不能在线检测低浓度恶臭气体的问题，本发明提供了一种低浓度恶臭气体在线浓缩仪及在线检测方法。该浓缩仪将气体吸附，解吸集成在一个箱体中，操作简单，浓缩周期短，结构紧凑，便于随身携带。待测气体通过浓缩管能够实现快速富集；通过程序升温能够迅速达到设定温度，从而实现气体的热解吸，直接与检测单元连接，实现气体的在线实时检测，从而大大缩短检测周期。此外，整个吸附，解吸以及控制单元放置在一个410mm*410mm*140mm的箱体中，安装结构简单、合理，具有良好的抗压性和抗震性。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于该浓缩仪包括箱体、进样单元、浓缩单元和控制单元；进样单元、浓缩单元和控制单元均安装在箱体内，样气经进样单元和浓缩单元处理后进入检测单元，控制单元控制进样单元和浓缩单元动作；

所述进样单元包括进样器，所述进样器具有十个接口，分别为进样气接口(S1)、出样气接口(S2)、两个进载气接口(S3～S4)、两个检测气接口(S5～S6)、两个浓缩管接口(S7～S8)和两个定量管接口(S9～S10)；十个接口之间相互连通，且两两之间均连接有换向阀；进样器共有a、b两个位置，处于a位置时，S1与S9连通，S4与S6连通，S10与S2连通，S8与S5连通，S3与S7连通；处于b位置时S1与S7连通，S9与S4连通，S6与S10连通，S2与S8连通，S5与S3连通；

所述浓缩单元包括浓缩管、浓缩管加热模块和风扇；浓缩管的两端通过聚四氟管连接在进样器的两个浓缩管接口(S7～S8)上，浓缩管加热模块为浓缩管加热，所述风扇的出风口朝向浓缩管加热模块；

所述控制单元包括固态继电器、开关电源、温控仪以及控制板；所述温控仪的两个控制输入接口分别接在固态继电器的相应接口上；所述温控仪与浓缩管加热模块、固态继电器通过导线连接；所述开关电源为整个仪器供电，开关电源与接线端子连接；所述控制板分别与进样器的换向阀、风扇、固态继电器和温控仪电连接；

所述箱体上设有样气进气口、载气进气口、出气口、电源接口、压力表和稳流阀，所述样气进气口与进样器的进样气接口(S1)通过管路连接；所述载气进气口通过聚四氟管与压力表、稳流阀相连，再连接到进样器的进载气接口(S3)；所述出气口与两个检测气接口(S5～S6)连接；所述电源接口通过导线与开关电源相连，通过电源接口将开关电源与外部电源连接，为整个仪器供电。

一种低浓度恶臭气体在线检测方法，该方法使用上述的浓缩仪，具体步骤如下：

第一步，气体浓缩：在16℃～25℃下，将低浓度的待测样气与质量流量控制器通过聚四氟管路连接，样气流量设定为100～500mL/min，进样器处于b位置，即样气通过进样气接口(S1)进入到浓缩管，此时出样气接口(S2)拧死，通过控制板设定浓缩的时间为15-25min，等达到设定的时间之后，浓缩阶段结束，此时进样器由b位置自动切换到a位置；

第二步，程序升温：开启电源，通过温控仪设定相应的解吸温度，解吸温度为180℃～260℃；待温度达到设定的解吸温度后，再等待温度稳定之后开始进行解吸；

第三步，气体检测：首先对检测单元进行标定，通过出峰时间判断恶臭气体的成分，通过峰高以及浓缩倍数判断恶臭气体的浓度；其次，将出气口与检测单元相连，载气经由载气进气口与进样器相连，通过压力表、稳流阀控制载气的压力和流量；在载气的带动下，样气进入到分离装置内进行分离，再经过气体传感器以及数据处理单元进行处理，并将处理结果在显示界面中进行显示，从而实现低浓度恶臭气体的在线检测；最后，在检测完成之后，将出气口与外部气袋连接，废气由气袋进行回收处理。

与现有技术相比，本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪能够对低浓度的恶臭气体进行快速浓缩，且浓缩仪的体积较小，方便携带使用，浓缩仪可以直接连接检测单元实现在线实时检测，在线检测时整个过程在30min左右，也可以将浓缩仪先对样气进行浓缩，然后再回到实验室环境进行检测，使用非常方便，能够实现检测过程的低浓度、低消耗、在线分析。本发明检测方法能够对臭气浓度值低于10的低浓度恶臭气体进行检测，且检测过程快速、高效，检测精度高。

附图说明

图1为本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的内部结构示意图；

图2为本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的前面板结构示意图；

图3为本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的后面板结构示意图；

图4为本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的浓缩管加热模块示意图；

图5为本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的进样器的结构示意图；

图6为本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的工作原理图；

图中，1.进样器，2.浓缩管，3.浓缩管加热模块，4.固态继电器，5.风扇，6.开关电源，7.温控仪，8.压力表，9.控制板，10.稳流阀，11.接线端子，12.样气进气口，13.载气进气口，14.出气口，15.电源接口，16.Pt100，17.铝块，18.加热棒，19.箱体，20.样气瓶，21.质量流量控制器，22.分离装置，23.气体传感器，24.显示界面。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪(简称仪器，参见图1-6)包括箱体19、进样单元、浓缩单元和控制单元；进样单元、浓缩单元和控制单元均安装在箱体19内，样气经进样单元和浓缩单元处理后进入检测单元，控制单元控制进样单元和浓缩单元动作；

所述进样单元包括进样器1，所述进样器1具有十个接口，分别为进样气接口S1、出样气接口S2、两个进载气接口(S3～S4)、两个检测气接口(S5～S6)、两个浓缩管接口(S7～S8)和两个定量管接口(S9～S10)；十个接口之间相互连通，且两两之间均连接有换向阀；进样器共有a、b两个位置，处于a位置时，S1与S9连通，S4与S6连通，S10与S2连通，S8与S5连通，S3与S7连通；处于b位置时S1与S7连通，S9与S4连通，S6与S10连通，S2与S8连通，S5与S3连通；

所述浓缩单元包括浓缩管2、浓缩管加热模块3和风扇5；浓缩管2的两端通过聚四氟管连接在进样器1的两个浓缩管接口(S7～S8)上，浓缩管加热模块3为浓缩管2加热，所述风扇5的出风口朝向浓缩管加热模块3，待浓缩管2吹扫完成之后，对浓缩管加热模块进行降温；

所述控制单元包括固态继电器4、开关电源6、温控仪7以及控制板9；所述温控仪的两个控制输入接口分别接在固态继电器的相应接口上；所述温控仪7与浓缩管加热模块3、固态继电器4通过导线连接；所述开关电源6为整个仪器供电，开关电源与接线端子11连接；所述控制板9分别与进样器1的换向阀、风扇5、固态继电器4和温控仪7电连接；所述控制板9采用STM32单片机，控制板9能控制换向阀的切换，控制风扇5的启停，并控制浓缩管加热模块3进行加热；所述控制板9可以外接上位机，通过上位机对控制板进行相应的程序设置；

所述箱体19上设有样气进气口12、载气进气口13、出气口14、电源接口15、压力表8和稳流阀10，所述样气进气口12与进样器的进样气接口S1通过管路连接；所述载气进气口13通过聚四氟管与压力表、稳流阀相连，再连接到进样器的进载气接口S3，通过调节压力表或稳流阀可以有效的控制载气的流量；所述出气口14与两个检测气接口(S5～S6)连接；所述电源接口15为三孔220V电源线，通过导线与开关电源6相连，通过电源接口15将开关电源6与外部电源连接，为整个仪器供电。

当浓缩完成后需要进行检测时，出气口14通过管路与外部检测单元连接，进行样气的检测；在样气检测完成之后需要对浓缩管进行吹扫，此时出气口14外接气袋，对废气进行回收、处理。

本发明的进一步特征在于所述开关电源为5/12V电源，通过接线端子11扩展为5V、12V以及GND端子，控制板9的工作电压为5V，由接线端子11提供，随后通过控制板自身的电源电路，产生3.3V电压输出，将产生的3.3V电压接在接线端子上，在接线端子上扩展多个3.3V电压，以备不时之需。

本发明的进一步特征在于所述浓缩管加热模块包括铝块17、Pt10016和加热棒18；在铝块中上部开有通孔，用于插放浓缩管，在该通孔下方5mm和10mm处分别有两个孔，孔的深度为30mm，分别安装有Pt100和加热棒；所述加热棒通过固态继电器与温控仪连接，同时温控仪与Pt100直接通过导线连接。

本发明的进一步特征在于所述箱体的尺寸为410mm*410mm*140mm，该箱体内分为上下两层，上层放置浓缩单元，下层放置进样单元和控制单元。

本发明中所述检测单元采用现有气体检测单元；检测单元不包括在箱体之内，需要外接；对于混合气体的检测，检测单元包括色谱柱或者是基于微流控芯片的色谱装置构成的分离装置、气体传感器、数据处理单元以及显示单元；对于单一气体的检测，则只需要气体传感器、数据处理单元以及显示单元；色谱柱或者是基于微流控芯片的色谱装置主要作用是分离混合气体，使其按照一定的先后顺序依次流出；气体传感器主要是将气体信号，转换成可以被检测的电信号；数据处理单元主要是进行AD转换以及数据处理与标定，而显示单元是显示样气浓度。

本发明根据检测的样气种类的不同，选用不同填充材料的浓缩管，这些填充材料为活性炭、硅胶、氮化硼、Tenax-TA、Carboblack等。

本发明所述控制板的程序流程是：

首先进行气体浓缩，换向阀接通一个进载气接口，此时进样器处于b位置，通过控制板设定相应的浓缩时间，设定的时间到达之后，预示着浓缩完成，控制板9给进样器发送信号，此时进样器由b位置切换到a位置，开始进行检测；检测完成之后，加大载气流量，开始对浓缩管进行吹扫，吹扫完成之后，控制板发送指令给风扇，风扇开始进行工作，给浓缩管加热模块降温。

本发明低浓度恶臭气体成分在线检测方法，该方法使用上述的仪器，步骤如下：

第一步，气体浓缩(吸附过程)：进样器处于b位置，即样气通过进样气接口S1进入到浓缩管2，此时出样气接口S2拧死，这样样气就全部被浓缩管2吸附；在气体浓缩的时候，在样气的进口处安装质量流量控制器，控制样气的流量；在常温状态下，将低浓度的待测样气(样气源)与质量流量控制器通过聚四氟管路连接，样气流量设定为100～500mL/min，因为气体浓缩跟浓缩管2与进样器之间管路的材料及长度、样气流量等因素有很大的关系，所以需要根据实际情况调整相应的流量；吸附在常温下进行，温度最好为16℃～25℃；通过控制板设定浓缩的时间为15-25min，等达到设定的时间之后，浓缩阶段结束，此时进样器由b位置自动切换到a位置；

第二步，程序升温(解吸过程)：开启电源，通过温控仪设定相应的解吸温度，温度需要根据浓缩管填充物质来确定，可以设定180℃～260℃；待温度达到设定的温度后，等待5min，待温度稳定之后开始进行解吸；在一定时间及温度下，温度越高，解吸时间越长得到的气体浓度越高，所以在解吸的时候也应该严格控制解吸的温度以及解吸时间；

第三步，气体检测：首先对检测单元进行标定，通过出峰时间判断恶臭气体的成分，通过峰高以及浓缩倍数判断恶臭气体的浓度；其次，将出气口14与检测单元相连，载气经由载气进气口13与进样器相连，通过压力表、稳流阀控制载气的压力和流量，一般设定载气压力为38-45kPa；在载气的带动下，样气进入到分离装置内，通过色谱柱或者基于微流控芯片的色谱分离装置进行分离，再经过气体传感器(PID传感器)以及数据处理单元进行处理，并将处理结果在显示界面中进行显示，从而实现低浓度恶臭气体的在线检测；最后，在检测完成之后，将出气口14与外部气袋连接，废气由气袋进行回收处理。

图1所示实施例表明，本发明浓缩仪的构成是：包括箱体19，箱体分为上下两层，上层主要放置浓缩单元，包括浓缩管2、浓缩管加热模块3以及风扇5。由于气体浓缩是常温吸附，高温解吸。所以在气体浓缩过程中不需要用到浓缩管加热模块3，但是在浓缩结束需要进行解吸的时候需要对浓缩管2进行加热。风扇5的主要作用是待浓缩管吹扫干净之后，通过风扇5可以使浓缩加热模块3降温更快，方便下次使用。下层主要放置进样单元和控制单元，包括进样器1、固态继电器4、开关电源6、温控仪7、压力表8、稳流阀10、控制板9、以及接线端子11。上下两层之间用衬板隔开，防止浓缩单元温度过高对控制单元造成影响，同时避免控制单元干扰浓缩单元。进样单元主要是由进样器1组成，通过控制板9控制，实现自动进样；控制单元包括温度控制，压力控制，进样控制，温度控制由温控仪7实现，压力控制由压力表8以及稳流阀10协同合作进行控制，工作时通过调节压力表8以及稳流阀10可允许载气在一定的流量、压力下稳定地流入。整个浓缩仪的气路均采用聚四氟管依次连接，中间的转换接头通过不锈钢终端卡套接头相连，实现气路的良好密封性，这样可以有效降低气体吸附，从而提高气体检测的准确度。进样控制由控制板9完成。

在铝块中上部开有通孔，用于插放浓缩管，在该通孔下方5mm和10mm处分别有两个孔，孔的深度为30mm，分别安装有Pt100和加热棒；所述加热棒通过固态继电器与温控仪连接，同时温控仪与Pt100直接通过导线连接。

浓缩管加热模块3(参见图4)包括Pt10016、铝块17和加热棒18，铝块17带有三个孔，铝块17大小为长43mm、宽20mm和高43mm，中间偏上的通孔是给浓缩管2加热的部分，直接将浓缩管2插到里面就可以，在浓缩管2下方5mm及10mm处分别打一个孔，上面一个用于插放Pt10016，下面一个用于插放加热棒18，通过程序控制从而实现在气体解吸的时候快速升温。温控仪7通过开关电源供电，由于温控仪7主要是监测浓缩管的温度，所以温控仪7的控制输入接口分别接在固态继电器4的DC输入接口。固态继电器4的AC输出接口接加热棒18的一端，加热棒18的另一端接在温控仪7的输入电源接口，从而实现浓缩管2温度的控制。风扇5通过导线接在控制板9的驱动输出接口Q1、Q2上。进样器1需要通过控制板9控制换向阀，通过接线端子11上的5V以及GND给进样器1供电，然后控制板9的两路IO口输出连接进样器1的两个输入信号接口，从而实现换向阀的切换。10个接口(S1-S10)则通过聚四氟管分别与浓缩管2、定量管、样气、载气以及检测单元相连。接线端子11与开关电源6相连，从而扩展出5V，24V以及GND，3.3V由控制板9提供。温控仪7、压力表8、稳流阀10都固定在箱体的前面板上，不仅能保证箱体的稳定性，从而也能够有效减小箱体的体积。

在进行气体检测的时候，需要提供一个样气源。样气源与质量流量控制器连接，放置于箱体外部，从而减小箱体的体积。样气用气瓶，或者是防吸附气袋盛放，通过聚四氟管与质量流量控制器连接，通过质量流量控制器使其达到平衡、稳定的流量，再与进样器1相连。进样单元通过控制板的IO口完成换向阀的自动切换，构成了自动进样单元。进样单元主要是由进样器1组成。进样器1有a，b两个位置。b位置是进样浓缩阶段。样气经过进样器1进入到浓缩管2中，通过设定相应的进样流量，时间以及浓缩管2的温度，可以得到浓缩之后的样气。a位置是检测阶段及吹扫浓缩管2的阶段。在气体检测的时候，载气主要作用是推动样气，使其以稳定的流速进入到检测单元；吹扫阶段即气体检测完成之后，加大载气流量，吹扫浓缩管2，直至吹扫干净，以便下次使用。浓缩单元主要是由浓缩管2，浓缩管加热模块3以及风扇5实现，通过严格控制浓缩管2的温度、进样流量、吸附、解吸温度以及解吸的时间，实现气体预处理。控制单元用来实现对整个低浓度恶臭气体在线浓缩仪的时序动作控制，保证了每个单元间的协同运行。控制单元是以STM32单片机为核心的一个控制系统，放置于进样器1的左边，控制板9包括电源模块、加热控制电路、温度传感器接口、流量计控制接口及驱动电路，囊括了温度控制、压力控制、进样控制等一系列的控制功能。通过以上各个部分的协同动作，完成了低浓度恶臭气体的浓缩，从而为实现低浓度恶臭气体成分的检测做好准备。

图2所示实施例表明，本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的前面板包括温控仪7、压力表8以及稳流阀10。

图3所示实施例表明，本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的后面板主要是连接气路。包括样气进气口12、载气进气口13以及出气口14，且各两个。此外还包括电源接口15。

图5所示实施例表明，本发明的低浓度恶臭气体在线浓缩仪的进样器1具有十个接口，分别为进样气接口S1、出样气接口S2、两个进载气接口(S3～S4)、两个检测气接口(S5～S6)、两个浓缩管接口(S7～S8)和两个定量管接口(S9～S10)；十个接口之间相互连通，且两两之间均连接有换向阀；所述检测气接口通过管路与检测单元连接，所述检测单元采用现有气体检测单元。

图6所示实施例表明，本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪的使用及安装过程时：样气瓶20通过质量流量控制器21来控制样气流量，然后样气管道接在箱体19的样气进气口12；此时进样器1处于b位置，开始进样，待进样完成之后，进样器1在控制板9的作用下切换到a位置，通过进样器1的进载气接口通入载气，检测气接口S5与检测单元相连，从而实现气体检测。

检测单元不包括在箱体之内，需要外接。对于混合气体，检测单元包括色谱柱或者是基于微流控芯片的色谱装置构成的分离装置22、气体传感器23、数据处理单元以及显示单元24，对于单一气体，则只需要气体传感器、数据处理单元以及显示单元。色谱柱或者是基于微流控芯片的色谱装置构成的分离装置主要作用是分离混合气体，使其按照一定的先后顺序依次流出；气体传感器主要是将气体信号，转换成可以被检测的电信号；数据处理单元主要是进行AD转换以及数据处理与标定，而显示单元是显示样气浓度。此外，进样器1需要通过控制板9控制换向阀，通过接线端子11上的5V以及GND给进样器1供电，然后控制板9的两路IO口输出分别连接进样器1的两个信号输入口，从而实现换向阀的切换。检测完成之后，需要对浓缩管进行气体排空，即在高温状态下，通过进载气接口通入载气对浓缩管进行吹扫，保证下次使用时浓缩管的清洁。吹扫完成之后，通过程序控制风扇5的开启，从而快速降低加热模块的温度。

本发明低浓度恶臭气体在线浓缩仪能够实现低浓度恶臭气体的浓缩，包括苯、甲苯、甲硫醚等恶臭气体，低浓度是指浓度在20ppb以下。

实施例1

本实施例低浓度恶臭气体在线浓缩仪包括箱体、进样单元、浓缩单元和控制单元；进样单元、浓缩单元和控制单元均安装在箱体内，样气经进样单元和浓缩单元处理后进入检测单元，控制单元控制进样单元和浓缩单元动作；

所述进样单元包括进样器，所述进样器具有十个接口，分别为进样气接口(S1)、出样气接口(S2)、两个进载气接口(S3～S4)、两个检测气接口(S5～S6)、两个浓缩管接口(S7～S8)和两个定量管接口(S9～S10)；十个接口之间相互连通，且两两之间均连接有换向阀；进样器共有a、b两个位置，处于a位置时，S1与S9连通，S4与S6连通，S10与S2连通，S8与S5连通，S3与S7连通；处于b位置时S1与S7连通，S9与S4连通，S6与S10连通，S2与S8连通，S5与S3连通；

所述浓缩单元包括浓缩管2、浓缩管加热模块3和风扇5；浓缩管2的两端通过聚四氟管连接在进样器1的两个浓缩管接口(S7～S8)上，浓缩管加热模块3为浓缩管2加热，所述风扇5的出风口朝向浓缩管加热模块3；

所述控制单元包括固态继电器4、开关电源6、温控仪7以及控制板9；所述温控仪的两个控制输入接口分别接在固态继电器的相应接口上；所述温控仪7与浓缩管加热模块3、固态继电器4通过导线连接；所述开关电源6为整个仪器供电，开关电源与接线端子11连接；所述控制板9分别与进样器1的换向阀、风扇5、固态继电器4和温控仪7电连接；

所述箱体19上设有样气进气口12、载气进气口13、出气口14、电源接口15、压力表8和稳流阀10，所述样气进气口12与进样器的进样气接口S1通过管路连接；所述载气进气口13通过聚四氟管与压力表、稳流阀相连，再连接到进样器的进载气接口S3，通过调节压力表或稳流阀可以有效的控制载气的流量；所述出气口14与两个检测气接口(S5～S6)连接；所述电源接口15通过导线与开关电源6相连，通过电源接口15将开关电源6与外部电源连接，为整个仪器供电。

箱体19的尺寸为长410mm、宽410mm和高140mm，用材质为厚度1.5mm的SUS 304的不锈钢板焊接而成，呈长方体；浓缩管加热模块3的尺寸为长43mm、宽20mm和高43mm，且铝块，在铝块中间偏上部位打通孔，用于放置浓缩管2，在其下方5mm及10mm处分别打一个孔，深度为30mm，用于插放Pt10016以及加热棒18，从而实现在气体解吸的时候快速升温。

将上述的在线浓缩仪用于低浓度恶臭气体的在线检测，具体检测方法如下：

第一步，气体浓缩：在20℃下，将低浓度的待测样气与质量流量控制器通过聚四氟管路连接，样气流量设定为150mL/min，进样器处于b位置，即样气通过进样气接口S1进入到浓缩管2，此时出样气接口S2拧死，通过控制板设定浓缩的时间为20min，等达到设定的时间之后，浓缩阶段结束，此时进样器由b位置自动切换到a位置；

第二步，程序升温：开启电源，通过温控仪设定相应的解吸温度，解吸温度为200℃；待温度达到设定的解吸温度后，等待5min，再等待温度稳定之后开始进行解吸；

第三步，气体检测：首先对检测单元进行标定，通过出峰时间判断恶臭气体的成分，通过峰高以及浓缩倍数判断恶臭气体的浓度；其次，将出气口14与检测单元相连，载气经由载气进气口13与进样器相连，通过压力表、稳流阀控制载气的压力和流量，设定载气压力为40kPa；在载气的带动下，样气进入到分离装置内进行分离，再经过气体传感器以及数据处理单元进行处理，并将处理结果在显示界面中进行显示，从而实现低浓度恶臭气体的在线检测；最后，在检测完成之后，将出气口14与外部气袋连接，废气由气袋进行回收处理。

2016年11月29日，在天津环科院经过鉴定，对浓度为13ppb的甲硫醚进行浓缩检测，整个检测过程，包括浓缩、解吸、检测，用时30min，且检测结果准确。

本发明未述及之处适用于现有技术，所涉及的元器件均可通过商购获得。

Claims (8)

1.一种低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于该浓缩仪包括箱体、进样单元、浓缩单元和控制单元；进样单元、浓缩单元和控制单元均安装在箱体内，样气经进样单元和浓缩单元处理后进入检测单元，控制单元控制进样单元和浓缩单元动作；

所述进样单元包括进样器，所述进样器具有十个接口，分别为进样气接口(S1)、出样气接口(S2)、两个进载气接口(S3～S4)、两个检测气接口(S5～S6)、两个浓缩管接口(S7～S8)和两个定量管接口(S9～S10)；十个接口之间相互连通，且两两之间均连接有换向阀；进样器共有a、b两个位置，处于a位置时，S1与S9连通，S4与S6连通，S10与S2连通，S8与S5连通，S3与S7连通；处于b位置时S1与S7连通，S9与S4连通，S6与S10连通，S2与S8连通，S5与S3连通；

所述浓缩单元包括浓缩管、浓缩管加热模块和风扇；浓缩管的两端通过聚四氟管连接在进样器的两个浓缩管接口(S7～S8)上，浓缩管加热模块为浓缩管加热，所述风扇的出风口朝向浓缩管加热模块；

所述控制单元包括固态继电器、开关电源、温控仪以及控制板；所述温控仪的两个控制输入接口分别接在固态继电器的相应接口上；所述温控仪与浓缩管加热模块、固态继电器通过导线连接；所述开关电源为整个仪器供电，开关电源与接线端子连接；所述控制板分别与进样器的换向阀、风扇、固态继电器和温控仪电连接；

所述箱体上设有样气进气口、载气进气口、出气口、电源接口、压力表和稳流阀，所述样气进气口与进样器的进样气接口(S1)通过管路连接；所述载气进气口通过聚四氟管与压力表、稳流阀相连，再连接到进样器的进载气接口(S3)；所述出气口与两个检测气接口(S5～S6)连接；所述电源接口通过导线与开关电源相连，通过电源接口将开关电源与外部电源连接，为整个仪器供电；

所述浓缩管内的填充材料为活性炭、硅胶或氮化硼。

2.根据权利要求1所述的低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于所述控制板外接上位机。

3.根据权利要求1所述的低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于所述开关电源为5/12V电源，通过接线端子扩展为5V、12V以及GND端子，控制板的工作电压为5V，由接线端子提供，随后通过控制板自身的电源电路，产生3.3V电压输出，将产生的3.3V电压接在接线端子上，在接线端子上扩展多个3.3V电压。

4.根据权利要求1所述的低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于所述控制板采用STM32单片机。

5.根据权利要求1所述的低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于所述浓缩管加热模块包括铝块、Pt100和加热棒；在铝块中上部开有通孔，用于插放浓缩管，在该通孔下方5mm和10mm处分别有两个孔，孔的深度为30mm，分别安装有Pt100和加热棒；所述加热棒通过固态继电器与温控仪连接，同时温控仪与Pt100直接通过导线连接。

6.根据权利要求1所述的低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于所述箱体的尺寸为410mm*410mm*140mm，该箱体内分为上下两层，上层放置浓缩单元，下层放置进样单元和控制单元。

7.根据权利要求1所述的低浓度恶臭气体在线浓缩仪，其特征在于所述控制板的程序流程是：首先进行气体浓缩，换向阀接通一个进载气接口，此时进样器处于b位置，通过控制板设定相应的浓缩时间，设定的时间到达之后，预示着浓缩完成，控制板给进样器发送信号，此时进样器由b位置切换到a位置，开始进行检测；检测完成之后，加大载气流量，开始对浓缩管进行吹扫，吹扫完成之后，控制板发送指令给风扇，风扇开始进行工作，给浓缩管加热模块降温。

8.一种低浓度恶臭气体在线检测方法，该方法使用权利要求1-7任一所述的浓缩仪，具体步骤如下：

第一步，气体浓缩：在16℃～25℃下，将低浓度的待测样气与质量流量控制器通过聚四氟管路连接，样气流量设定为100～500mL/min，进样器处于b位置，即样气通过进样气接口(S1)进入到浓缩管，此时出样气接口(S2)拧死，通过控制板设定浓缩的时间为15-25min，等达到设定的时间之后，浓缩阶段结束，此时进样器由b位置自动切换到a位置；

第二步，程序升温：开启电源，通过温控仪设定相应的解吸温度，解吸温度为180℃～260℃；待温度达到设定的解吸温度后，再等待温度稳定之后开始进行解吸；

第三步，气体检测：首先对检测单元进行标定，通过出峰时间判断恶臭气体的成分，通过峰高以及浓缩倍数判断恶臭气体的浓度；其次，将出气口与检测单元相连，载气经由载气进气口与进样器相连，通过压力表、稳流阀控制载气的压力和流量；在载气的带动下，样气进入到分离装置内进行分离，再经过气体传感器以及数据处理单元进行处理，并将处理结果在显示界面中进行显示，从而实现低浓度恶臭气体的在线检测；最后，在检测完成之后，将出气口与外部气袋连接，废气由气袋进行回收处理。