CN108310927A - 一种多层平面膜进样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层平面膜进样装置，包括膜支撑架模块，膜支撑架模块由多层膜支撑架依次叠压而成；外腔体内部中空，膜支撑架模块装于中空部位，中空部位的内壁面上开有导气槽；外腔体一侧装有进气盖板，上部装有抽气盖板，另一侧装有外腔盖板，外腔盖板中间开有滑动筒，滑动筒中装有内腔盖板，内腔盖板中间开质谱进样口。采用模块化的膜支撑架依次叠压安装在外腔体内部，可按照需要自由组合，模块化设计也便于更换损坏的硅橡胶膜。在使用多块膜进样时，能够进一步提高富集倍数，降低仪器检测限。内腔体与外腔体之间既能隔断又能连通，内外腔隔断时，膜富集进样；内外腔连通时便于冲洗，减小记忆效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体分析质谱仪上的膜进样装置，尤其涉及一种多层平面膜进样装置。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)广泛存在于大气环境中，是空气中的主要污染物。检测挥发性有机物的方法有很多，质谱分析是众多方法中能实现实时在线分析，定性定量检测的重要技术之一。目前，质谱分析采用的进样方式主要有微孔进样、毛细管进样以及膜进样。微孔进样要求机械加工精度高，毛细管进样结构简单，可以根据需要选择不同内径和长度的毛细管。这两种进样方式都能够有效地控制进气量，但是由于不具有富集功能，所以很难检测出痕量挥发性有机物。膜进样系统结构简单，允许气体样品直接进入到质谱系统中，样品无需进行复杂的前处理，最主要的是膜进样具有富集功能，而且超薄膜的响应时间短，能够满足在线分析的需要。
硅橡胶膜(聚甲基硅氧烷，PDMS)是最常用的膜材料。在膜两侧气体压力差的推动下，被分离的样品由于分子形状、大小以及在膜中的溶解度不同，在膜中渗透速率产生差异。渗透率大的组分在高真空侧得到富集，从而达到分离与富集的目的。单层膜可以使VOCs富集10～100倍，双层膜最高能到上千倍，使用多层膜的进样装置可以进一步提高富集效率降低仪器检测限。在要求仪器实时检测的条件下，使用单层膜进样，保证一定的检测限且响应时间最短。当时效性要求不高，可以使用双层或者多层膜进样，最大限度降低仪器检测限。在不同的检测条件下，需要选择不同的进样装置，而现有的膜进样装置都是单层膜，或者双层膜，由于结构所限并不能灵活调整。
发明内容
本发明的目的是提供一种多层平面膜进样装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的多层平面膜进样装置，包括膜支撑架模块、进气盖板、外腔体、抽气盖板、外腔盖板、内腔盖板，所述膜支撑架模块由多层膜支撑架依次叠压而成；
所述外腔体内部中空，所述膜支撑架模块装于所述中空部位，且其外壁形状与所述中空部位的内壁形状匹配，中空部位的内壁面上开有导气槽；
所述进气盖板与所述外腔体一侧连接并密封，进气盖板中间开有进气孔；
所述外腔盖板与所述外腔体另一侧连接并密封，外腔盖板中间开有滑动筒；
所述抽气盖板与所述外腔体上表面连接并密封，抽气盖板中间开抽气孔；
所述内腔盖板中间开质谱进样口，安装在所述外腔盖板中间的滑动筒中，所述内腔盖板的前部压紧所述膜支撑架模块。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的多层平面膜进样装置，采用模块化的膜支撑架依次叠压安装在外腔体内部，可以放一块膜、两块膜和多块膜，按照需要自由组合，另外模块化设计也便于更换损坏的硅橡胶膜。在使用多块膜进样时，能够进一步提高富集倍数，降低仪器检测限。由膜支撑架模块与内腔盖板组成的内腔体与外腔体之间既能隔断又能连通，内外腔隔断时，膜富集进样；内外腔连通时便于冲洗，减小记忆效应。
附图说明
图1为本发明实施例中膜支撑架的结构示意图。
图2为本发明实施例中硅橡胶膜压紧示意图。
图3为本发明实施例中膜富集进样时，多层平面膜进样装置结构示意图。
图4为本发明实施例中清洗工况示意图。
图中：
膜支撑架1，样品通道2，压膜O型圈3，弹簧4，硅橡胶膜5，进气盖板6，外腔体7，抽气盖板8，外腔盖板9，内腔盖板10，密封圈11，固定螺钉12，质谱进样口13。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的多层平面膜进样装置，其较佳的具体实施方式是：
包括膜支撑架模块、进气盖板、外腔体、抽气盖板、外腔盖板、内腔盖板，所述膜支撑架模块由多层膜支撑架依次叠压而成；
所述外腔体内部中空，所述膜支撑架模块装于所述中空部位，且其外壁形状与所述中空部位的内壁形状匹配，中空部位的内壁面上开有导气槽；
所述进气盖板与所述外腔体一侧连接并密封，进气盖板中间开有进气孔；
所述外腔盖板与所述外腔体另一侧连接并密封，外腔盖板中间开有滑动筒；
所述抽气盖板与所述外腔体上表面连接并密封，抽气盖板中间开抽气孔；
所述内腔盖板中间开质谱进样口，安装在所述外腔盖板中间的滑动筒中，所述内腔盖板的前部压紧所述膜支撑架模块。
所述内腔盖板与所述外腔盖板的滑动筒之间设有O型密封圈。
所述滑动筒的壁上开有螺纹孔，并通过固定螺钉将所述内腔盖板固定。
所述膜支撑架模块包括膜支撑架、压膜O型圈、硅橡胶膜、弹簧，所述膜支撑架中间开有密布排列的样品通道，膜支撑架周边开有O型圈沟槽，膜支撑架四个角部分别设有弹簧沟槽；
所述压膜O型圈安装在所述O型圈沟槽中，所述硅橡胶膜覆盖在样品通道上，其边缘被压膜O型圈压紧；
所述弹簧安装在所述弹簧沟槽中，多层所述膜支撑架依次叠压安装在外腔体内部的中空处。
本发明的多层平面膜进样装置，自由组合所需硅橡胶膜层数的多层平面膜进样装置，采用模块化的膜支撑架依次叠压安装在外腔体内部，可以放一块膜、两块膜和多块膜，按照需要自由组合，另外模块化设计也便于更换损坏的硅橡胶膜。在使用多块膜进样时，能够进一步提高富集倍数，降低仪器检测限。由膜支撑架模块与内腔盖板组成的内腔体与外腔体之间既能隔断又能连通，内外腔隔断时，膜富集进样；内外腔连通时便于冲洗，减小记忆效应。
为方便理解，下面对膜进样的过程做简要介绍：
膜进样的过程分为三步：(1)膜表面对待测样品的选择性吸附；(2)待测样品形成浓度梯度渗透进膜；(3)待测样品在高真空侧解析脱附。在膜两侧压力差的推动下，待测样品中各组分在膜中的溶解度不同，渗透速率产生差异，根据相似相容原理，VOCs在膜中的溶解度要远大于氮气、氧气、水等组分。渗透率大的VOCs能在高真空侧得到富集，经过层层富集，其浓度要远大于原待测样品浓度，便于痕量挥发性有机物的检测。
具体实施例：
如图1至图3所示，具体包括：膜支撑架模块(图3、图4)、进气盖板6、外腔体7、抽气盖板8、外腔盖板9、内腔盖板10、密封圈11和固定螺钉12。
所述外腔体7内部中空并且形状和膜支撑架1匹配，尺寸上略大于膜支撑架。一般在膜支撑架尺寸上增大0.5mm，此时膜支撑架位置宽松，方便前后移动。外腔体内壁面上开有导气槽，该导气槽与进气孔、抽气孔都连通。
所述进气盖板6与外腔体7一侧连接并密封，进气盖板中间开进气孔,用于通入待测样品或者冲洗用的高纯氮气。
所述外腔盖板9与外腔体7另一侧连接并密封，外腔盖板中间开有滑动筒，滑动筒一圈开有四个螺纹孔。
所述抽气盖板8与外腔体7上表面连接并密封，抽气盖板中间开抽气孔。
所述内腔盖板10中间开质谱进样口13，安装在外腔盖板9中间的滑动筒中，可以前后滑动。内腔盖板10前部压紧膜支撑架模块(图3、图4)，中部开O型圈沟槽。
所述密封圈11安装在内腔盖板10的O型圈沟槽中，保证内腔盖板10与外腔盖板9的密封。
所述固定螺钉12安装在外腔盖板9的螺纹孔处，内腔盖板10通过外腔盖板9中间的滑动筒改变位置后，用固定螺钉12固定。
所述膜支撑架模块，如图1所示，包括膜支撑架1、压膜O型圈3、弹簧4和硅橡胶膜5。膜支撑架模块依次叠压安装在外腔体7内部中空处，可以放一块膜、两块膜和多块膜，按照需要自由组合。
所述膜支撑架1形状与外腔体7内部中空处匹配，中间开有密布排列的样品通道2。膜支撑架开有O型圈沟槽和四个均布的弹簧沟槽。
所述压膜O型圈3安装在膜支撑架1的O型圈沟槽中。
所述硅橡胶膜5，如图2所示，覆盖在样品通道2上，被压膜O型圈3压紧防止脱出。被富集的样品可以保存在样品通道2中，进入后面一层膜继续富集。对于损坏的硅橡胶膜，只需取下该膜支撑架，更换新的膜即可。常用的硅橡胶膜厚度有20微米、50微米、100微米等。
所述弹簧4安装在膜支撑架1弹簧沟槽中，弹簧可以松开也可以压紧。
所述多层平面膜进样装置有两种工况，即膜富集进样与清洗。膜富集进样时，如图3所示以4层平面硅橡胶膜为例。内腔盖板10压紧膜支撑架模块，相邻膜支撑架1之间的弹簧4压缩，密封圈密封，构成由一层层膜中间夹着样品通道组成的内腔体。此时内腔体与外腔体隔断，从进样孔进入的样品流经第一层膜的表面后，经外腔体的导气槽进入抽气口被抽走。样品进入的进样孔为低真空端，质谱进样口13连接的最后一层膜为高真空端，在两端压力差的推动下，检测样品在第一层膜富集后继续进入下一层膜富集，直至穿过最后一层膜进入质谱进样口13，开始检测。
清洗工况如图4所示，内腔盖板10退回，相邻膜支撑架1之间的弹簧4松开，每一个膜支撑架模块在弹簧地推动下都彼此散开，则内腔体充分与外腔体连通。每一个样品通道中残留的样品都能从抽气口抽走，而且从进样孔进入的冲洗气体能进入每一个样品通道冲洗，减小样品残留导致的记忆效应。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种多层平面膜进样装置，其特征在于，包括膜支撑架模块、进气盖板、外腔体、抽气盖板、外腔盖板、内腔盖板，所述膜支撑架模块由多层膜支撑架依次叠压而成；
所述外腔体内部中空，所述膜支撑架模块装于所述中空部位，且其外壁形状与所述中空部位的内壁形状匹配，中空部位的内壁面上开有导气槽；
所述进气盖板与所述外腔体一侧连接并密封，进气盖板中间开有进气孔；
所述外腔盖板与所述外腔体另一侧连接并密封，外腔盖板中间开有滑动筒；
所述抽气盖板与所述外腔体上表面连接并密封，抽气盖板中间开抽气孔；
所述内腔盖板中间开质谱进样口，安装在所述外腔盖板中间的滑动筒中，所述内腔盖板的前部压紧所述膜支撑架模块。
2.根据权利要求1所述的多层平面膜进样装置，其特征在于，所述内腔盖板与所述外腔盖板的滑动筒之间设有O型密封圈。
3.根据权利要求2所述的多层平面膜进样装置，其特征在于，所述滑动筒的壁上开有螺纹孔，并通过固定螺钉将所述内腔盖板固定。
4.根据权利要求1、2或3所述的多层平面膜进样装置，其特征在于，所述膜支撑架模块包括膜支撑架、压膜O型圈、硅橡胶膜、弹簧，所述膜支撑架中间开有密布排列的样品通道，膜支撑架周边开有O型圈沟槽，膜支撑架四个角部分别设有弹簧沟槽；
所述压膜O型圈安装在所述O型圈沟槽中，所述硅橡胶膜覆盖在样品通道上，其边缘被压膜O型圈压紧；
所述弹簧安装在所述弹簧沟槽中，多层所述膜支撑架依次叠压安装在外腔体内部的中空处。
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