CN107238665A - 一种大气中挥发性有机物检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体组分检测领域，尤其涉及一种大气中有机挥发物检测设备。本发明提供了一种大气中有机挥发物检测设备，包括采样单元、色谱柱、检测器及气路系统，所述采样单元包括热解吸附单元，所述热解吸附单元包括吸附管、套管及加热元件，所述加热元件为加热丝，加热丝缠绕于吸附管的外侧，在所述加热丝与吸附管外表面间设置第一管状云母片，套管设置于所述热解吸附单元的最外侧，在加热丝与套管间设置第二管状云母片。采用本发明的技术方案，可以实现吸附管内VOC快速热解吸附，提高色谱仪检测大气中VOC含量的效率。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测领域，更具体地说，涉及一种大气中有机挥发物检测设备。
背景技术
挥发性有机物(VOC)是在常温下容易挥发的有机物质的总称，常见的有甲醛、甲苯和二甲苯等。在气体检测领域，经常需要检测空气中的VOC含量，但通常情况下，空气中的VOC含量较低，所以需要将空气的VOC先经吸附管进行预集中，待VOC的浓度到达一定程度后，将VOC用加热的方法从吸附管解吸附到色谱柱中，用于后续的分离和分析。
在吸附管的热解吸过程中，需要对吸附管进行高效及均匀的加热，以期达到良好的热解吸效果，但在目前的已公开的技术文献中尚不能找到很好的解决此问题的技术方案。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种大气中有机挥发物检测设备，能够解决现有空气中的VOC含量检测存在的问题。
本发明为解决所述技术问题所采用的大气中有机挥发物检测设备包括采样单元、色谱柱、检测器及气路系统，所述采样单元采样待测气体，气路系统将待测气体送入色谱柱，待测气体在色谱柱中由固定相材料吸收并随后释放至检测器，检测器检测待测气体中VOC含量。
采样单元包括热解吸附单元，所述热解吸附单元包括吸附管、套管及加热元件，所述加热元件为加热丝，加热丝缠绕于吸附管的外侧，在所述加热丝与吸附管外表面间设置第一管状云母片，套管设置于所述热解吸附单元的最外侧，在加热丝与套管间设置第二管状云母片，吸附管将大气中的VOC预集中，加热元件将吸附管加热至200℃以上进行热解吸附，第一管状云母片将加热丝与吸附管电绝缘，第二管状云母片将加热丝与套管电绝缘。
作为本发明的改进，所述第一管状云母片的壁厚为0.3mm，采用0.3mm的管状云母片可以在保证加热丝与吸附管之间绝缘的前提下，实现热量从加热丝到吸附管的快速传递，壁厚低于0.3mm的管状云母片的绝缘性不够，容易产生加热丝短路的现象，壁厚大于0.3mm的管状云母片虽然能够解决加热丝短路的问题，但降低了热量从加热丝到吸附管的传递效率。
作为本发明的改进，所述第二管状云母片的壁厚为0.3mm，采用0.3mm的管状云母片可以在保证加热丝与套管之间绝缘的前提下，实现套管体积的最小化。
作为本发明的改进，所述吸附管为钢管，吸附管的壁厚为0.3mm，采用壁厚为0.3mm的吸附管，可以更好的实现热量从吸附管外侧到内侧的传递，壁厚大于0.3mm的吸附管热传递效率降低，壁厚小于0.3mm不能满足吸附管的强度需要。
作为本发明的改进，所述套管为钢管，套管的壁厚为0.5mm。
作为本发明的改进，所述加热丝的直径为0.45mm。
作为本发明的改进，所述采样单元还包括真空采样泵，真空采样泵能够快速收集大气中的VOC，从而提高色谱仪的工作效率。
作为本发明的改进，所述气路系统包括十通阀。
作为本发明的改进，所述检测器为氢火焰离子化检测器。
本发明中的色谱仪可以实现吸附管内VOC快速热解吸附，加热丝将吸附管从20℃加热至220℃只需要20s的时间，大大提高了色谱仪检测大气中VOC含量的效率。
附图说明
图1是本发明实施例大气中有机挥发物检测设备的基本结构示意图；
图2是本发明实施例大气中有机挥发物检测设备的热解吸附单元剖面结构示意图。
附图标记： 1：采样泵；2：两位三通阀；3：十通阀；4：样气入口；5：预柱；6：检测器；7：色谱柱；8：气阻；9：电控阀；10：热解吸附单元；11：载气入口；101:吸附管；102: 第一管状云母片；103: 第二管状云母片；104：加热丝；105：套管。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1、2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明，并简化或省略了一些常规技术。
图1示意性的给出了本发明实施例中的大气中有机挥发物检测设备的基本结构图，如图1所示，大气中有机挥发物检测设备包括采样单元、色谱柱7、检测器6及气路系统，采样单元包括真空采样泵1、两位三通阀2、样气入口4以及热解吸附单元10，,待测气体通过样气入口4进入热解吸附单元10，待测气体中的挥发性有机物(VOC)在热解吸附单元中富集，之后将气路系统调至进样状态，载气通过载气入口11进入气路系统，载气将富集后的待测气体送入色谱柱7，待测气体在色谱柱7中由固定相材料吸收并随后释放至检测器6，检测器6检测待测气体中VOC含量。
在本实施例中，气路系统中采用十通阀3来实现气路系统不同状态间的切换，检测器为氢火焰离子化检测器，用来检测待测气体中挥发性有机物(VOC)含量。
在本实施例中，为了保证气路系统的更好运行，气路系统中还设置了电控阀9、气阻8和预柱5。
图2示意性的给出了本发明实施例中的大气中有机挥发物检测设备的热解吸附单元剖面结构示意图，如图2所示，热解吸附单元10包括吸附管101、套管105及加热丝104，加热丝104缠绕于吸附管101的外侧，在加热丝104与吸附管101外表面间设置第一管状云母片102，套管105设置于所述热解吸附单元10的最外侧，在加热丝104与套管105间设置第二管状云母片103。
第一管状云母片102的壁厚为0.3mm，采用0.3mm的管状云母片可以在保证加热丝与吸附管之间绝缘的前提下，实现热量从加热丝到吸附管的快速传递，壁厚低于0.3mm的管状云母片的绝缘性不够，容易产生加热丝短路的现象，壁厚大于0.3mm的管状云母片虽然能够解决加热丝短路的问题，但降低了热量从加热丝到吸附管的传递效率。
第二管状云母片103的壁厚为0.3mm，采用0.3mm的管状云母片可以在保证加热丝与套管之间绝缘的前提下，实现套管体积的最小化。
吸附管101为钢管，吸附管的壁厚为0.3mm，采用壁厚为0.3mm的吸附管，可以更好的实现热量从吸附管外侧到内侧的传递，壁厚大于0.3mm的吸附管热传递效率降低，壁厚小于0.3mm不能满足吸附管的强度需要。
在本实施例中，套管105为钢管，套管的壁厚为0.5mm，加热丝104的直径为0.45mm。
本发明中的色谱仪可以实现吸附管内VOC快速热解吸附，加热丝将吸附管从20℃加热至220℃只需要20s的时间，大大提高了色谱仪检测大气中VOC含量的效率，吸附管的温度T与加热时间t的关系如表1所示。
| t(s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
| T(℃) | 81 | 137 | 186 | 220 |
表1
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种大气中有机挥发物检测设备，包括采样单元、色谱柱、检测器及气路系统，所述采样单元采样待测气体，气路系统将待测气体送入色谱柱，待测气体在色谱柱中由固定相材料吸收并随后释放至检测器，检测器检测待测气体中挥发性有机物（VOC）含量，其特征在于，所述采样单元包括热解吸附单元，所述热解吸附单元包括吸附管、套管及加热元件，所述加热元件为加热丝，所述加热丝缠绕于吸附管的外侧，在所述加热丝与吸附管外表面间设置第一管状云母片，套管设置于所述热解吸附单元的最外侧，在加热丝与套管间设置第二管状云母片。
2.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述第一管状云母片的壁厚为0.3mm。
3.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述第二管状云母片的壁厚为0.3mm。
4.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述吸附管为钢管，吸附管的壁厚为0.3mm。
5.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述套管为钢管，套管的壁厚为0.5mm。
6.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述加热丝的直径为0.45mm。
7.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述采样单元还包括真空采样泵。
8.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述气路系统包括载气输送系统和十通阀。
9.根据权利要求1所述的大气中有机挥发物检测设备，其特征在于，所述检测器为氢火焰离子化检测器。
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