CN109406692A - 一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，包括四个一级富集解析单元、一个四通道选择阀以及一个二级富集解析单元，通过四通道选择阀使得四个一级富集解析单元轮流与二级富集解析单元相连通，且四个一级富集解析单元轮流进行富集、解析以及清洗老化，使得本富集解析装置，不仅可以实现连续二次富集解析，而且可以有效缩短富集解析的时间，满足快速、连续测量的需求。

Description

一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置

技术领域

本发明涉及VOC监测技术领域，具体涉及一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置。

背景技术

VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写；普通意义上的VOC就是指挥发性有机物；但是环保意义上的VOC指的是活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。

环保部门通常需要对工业区周边环境空气中的VOC污染物进行在线连续监测，由于环境空气中VOC成分浓度非常低，需要对污染因子进行低温富集、高温解析后，才能送入色谱进行分析；现有技术中，由于在线设备的连续工作和无人值守的特点，低温富集采样通常使用固体吸附材料填充的富集管作为吸附单元，并在低温条件下富集取样，然后高温加热富集管后，并反吹将VOC从富集管反吹出来，送入色谱柱分离，以便进一步分析检测。

现有技术中，被吸附材料填充的富集管有个特性：穿透体积；即当样气通过富集管超过(或大于)穿透体积后，VOC不会再被捕集，而是直接从富集管流出；所以为了提高环境空气VOC的监测下限，可采用二级富集解析的方式：一级富集管低温富集后，加热反吹出来富集的VOC送入二级富集管；一级富集管高温下完成吹洗后再次低温富集并高温加热反吹再次富集的VOC到二级富集管……如此多次循环后，二级富集管在达到满足需要的富集浓度后再进行高温加热，并反吹到色谱柱进行分析检测。

然后，现有技术中常用的二级富集解析装置，通常存在单次测量周期长的问题；因为在实际应用过程中，富集管的一个工作周期通常包括富集、解析、清洗老化三个阶段，富集管的一个工作周期大约耗时30分钟(按富集10分钟、解析5分钟、清洗老化15分钟进行计算)，二级富集解析装置中，通常一级富集管完成4个工作周期后，二级富集管内所富集的VOC浓度可以满足要求，此时，整个富集解析的时间将超过150分钟(按一级富集管4×30分钟，加上二级富集管1×30分钟进行计算)，即完成单次检测的富集解析过程就需要两个半小时左右，时间太长，无法满足实际的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供能进行连续二次富集解析的装置，采用多个富集管配合多通道阀联动，采用轮流工作的方式，轮流进行富集、解析以及清洗老化，实现整个富集、解析时间小于45分钟，满足快速、连续测量的需求。

本发明所采用的技术方案是：

一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，包括四个一级富集解析单元、一个四通道选择阀以及一个二级富集解析单元，其中，

所述一级富集解析单元包括六通阀、一级富集管以及三通阀，所述六通阀包括六个端口，分别为端口一、端口二、端口三、端口四、端口五以及端口六，端口一用于输入样气，端口二用于排空，一级富集管的一端通过管路与端口三相连通，另一端通过管路与端口六相连通，端口四用于输入载气，端口五通过管路与三通阀的进口相连通；

各三通阀的第一出口分别与所述四通道选择阀的四个输入口相连通，各三通阀的第二出口分别用于排空，

所述二级富集解析单元包括二级富集管，四通道选择阀的输出口与所述二级富集管相连通，

所述六通阀有两种工作状态，处于工作状态一时，端口一与端口二连通、端口三与端口四连通、端口五与端口六连通，处于工作状态二时，端口一与端口六连通、端口二与端口三连通、端口四与端口五连通，

四通道选择阀用于控制各一级富集解析单元依次与二级富集解析单元相连通，且与二级富集解析单元相连通的一级富集解析单元中，六通阀处于工作状态一、三通阀的进口与第一出口相连通。

优选的，所述六通阀为六通阀进样器。

一种方案中，所述二级富集解析单元包括一个六通阀和一个二级富集管，所述四通道选择阀的输出口通过管路与该六通阀的端口一相连通，该六通阀的端口二排空，所述二级富集管的一端通过管路与端口三相连通，另一端通过管路与端口六相连通，端口四用于输入载气，端口五用于连通色谱柱。

另一种方案中，所述二级富集解析单元包括一个十通阀、两个二级富集管以及一个三通，其中，

所述十通阀包括十个接口，分别为接口一、接口二、接口三、接口四、接口五、接口六、接口七、接口八、接口九以及接口十，所述两个二级富集管分别为二级富集管一和二级富集管二；

所述四通道选择阀的输出口通过管路与接口一相连通，所述二级富集管二的一端通过管路与接口二相连通，另一端通过管路与接口五相连通，接口四和接口八分别用于输入载气，接口六用于排空，所述二级富集管一的一端通过管路与接口七相连通，另一端通过管路与接口十相连通，接口三和接口九分别通过管路与所述三通的第一端和第二端相连，三通的第三端用于连通色谱柱；

所述十通阀有两种工作模式，处于工作模式一时，接口一与接口二连通、接口三与接口四连通、接口五与接口六连通、接口七与接口八连通、接口九与接口十连通，处于工作模式二时，接口一与接口十连通、接口二与接口三连通、接口四与接口五连通、接口六与接口七连通、接口八与接口九连通。

优选的，所述十通阀为十通阀进样器。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，结构紧凑，不仅可以实现连续二次富集解析，而且可以有效缩短富集解析的时间，满足快速、连续测量的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

附图

图1为本发明实施例1中提供的常用的六通阀示意图。

图2为本发明实施例1中提供的一种富集解析装置的示意图。

图3为本发明实施例2中提供的常用的十通阀示意图。

图4为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置的示意图(状态1)。

图5为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置，处于状态2时的示意图。

图6为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置，处于状态3时的示意图。

图7为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置，处于状态4时的示意图。

图8为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置，处于状态5时的示意图。

图9为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置，处于状态6时的示意图。

图10为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置，处于状态7时的示意图。

图11为本发明实施例2中提供的一种富集解析装置，处于状态8时的示意图。

图中标记说明

一级富集解析单元100，一级富集解析单元一101，一级富集解析单元二102，一级富集解析单元三103，一级富集解析单元四104，六通阀105，一级富集管106，三通阀107，

四通道选择阀201，

二级富集解析单元301，十通阀302，二级富集管一303，二级富集管二304，三通305，二级富集管306，

端口一401，端口二402，端口三403，端口四404，端口五405，端口六406，

接口一501，接口二502，接口三503，接口四504，接口五505，接口六506，接口七507，接口八508，接口九509，接口十510。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1及图2，本实施例中提供了一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，包括四个一级富集解析单元100(为便于描述，四个一级富集解析单元可以分别称为一级富集解析单元一101、一级富集解析单元二102、一级富集解析单元三103以及一级富集解析单元四104)、一个四通道选择阀201以及一个二级富集解析单元301，其中，

每个所述一级富集解析单元均包括六通阀105、一级富集管106以及三通阀107，所述六通阀105包括六个端口，分别为端口一401、端口二402、端口三403、端口四404、端口五405以及端口六406，端口一401用于输入样气，在本实施例中，样气就是需要采集并进行分析的环境空气；端口二402用于排空，即置空，一级富集管106的一端通过管路与端口三403相连通，另一端通过管路与端口六406相连通，一级富集管106可以采用现有技术中常用的内部填充吸附材料的富集管，端口四404用于输入载气，端口五405通过管路与三通阀107的进口相连通；

各三通阀107的第一出口分别与所述四通道选择阀201的四个输入口相连通，各三通阀107的第二出口分别用于排空，

所述二级富集解析单元301包括二级富集管306，四通道选择阀201的输出口与所述二级富集管306相连通，

所述六通阀105有两种工作状态，处于工作状态一时，端口一401与端口二402连通、端口三403与端口四404连通、端口五405与端口六406连通，处于工作状态二时，端口一401与端口六406连通、端口二402与端口三403连通、端口四404与端口五405连通；当一级富集解析单元100中的六通阀105处于工作状态二时，一级富集解析单元100中的一级富集管106可以进行富集或清洗老化，即可以处于富集阶段或清洗老化阶段，当一级富集解析单元100中的六通阀105处于工作状态一时，一级富集解析单元100中的一级富集管106可以高温解析,以便将富集于一级富集管106中的VOC成分转移到二级富集解析单元301中。

在实际应用本装置时，四通道选择阀201通常用于控制各一级富集解析单元100依次与二级富集解析单元301相连通，且与二级富集解析单元301相连通的一级富集解析单元100中，所述六通阀105处于工作状态一，三通阀107的进口与第一出口相连通，即当某一级富集解析单元100与二级富集解析单元301相连通时，该一级富集解析单元100正好处于解析状态(或称为高温解析状态)，此时，其余三个一级富集解析单元100中的三通阀107中，进口与第二出口相连通，以便进行富集和清洗老化。

在本二次富集解析装置运行过程中，四个一级富集解析单元100中，一个处于富集状态，一个处于高温解析状态，另外两个处于清洗老化状态，以便轮流进行富集、解析以及清洗老化，可以有效缩短整个富集和解析的时间，以满足快速、连续测量的需求。

在本实施例中，所述六通阀105可以采用六通阀105进样器，六通阀105进样器是现有技术中常用的六通阀105，可以满足本实施例的需求，而六通阀105进样器的具体结构这里不再赘述。

在本实施例所提供的一种方案中，如图2所示，二级富集解析单元301包括一个六通阀105和一个二级富集管306，其中，四通道选择阀201的输出口通过管路与该六通阀105的端口一401相连通，该六通阀105的端口二402排空，所述二级富集管306的一端通过管路与端口三403相连通，另一端通过管路与端口六406相连通，端口四404用于输入载气，端口五405用于连通色谱柱；在实际运行过程中，四个一级富集解析单元100依次、轮流与二级富集解析单元301相连通，并连续将解析的VOC成分转移到二级富集解析单元301的二级富集管306中，当四个一级富集解析单元100分别完成一次解析后，二级富集解析单元301的二级富集管306达到富集浓度，从而可以进行高温加热，并反吹到色谱柱进行分析检测。

四通道选择阀201在现有技术中，有很多对应的产品型号，这里不再赘述。

可以理解，本二次富集解析装置的相关附属装置，如富集管进行高温富集时的加热装置、为载气或样气提供动力的泵等动力装置，均可以采用现有技术中VOC监测领域常用的附属装置，且各装置的连接关系，可以与VOC监测装置(或系统)中的连接关系相同，这里不再赘述。

实施例2

本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，本实施例所提供的二次富集解析装置中，所述二级富集解析单元301包括一个十通阀302、两个二级富集管306以及一个三通305，如图3及图4所示，其中，

所述十通阀302包括十个接口，分别为接口一501、接口二502、接口三503、接口四504、接口五505、接口六506、接口七507、接口八508、接口九509以及接口十510，所述两个二级富集管306分别为二级富集管一303和二级富集管二304；

所述四通道选择阀201的输出口通过管路与接口一501相连通，所述二级富集管二304的一端通过管路与接口二502相连通，另一端通过管路与接口五505相连通，接口四504和接口八508分别用于输入载气，接口六506用于排空，所述二级富集管一303的一端通过管路与接口七507相连通，另一端通过管路与接口十510相连通，接口三503和接口九509分别通过管路与所述三通305的第一端和第二端相连，三通305的第三端用于连通色谱柱；

所述十通阀302有两种工作模式，处于工作模式一时，接口一501与接口二502连通、接口三503与接口四504连通、接口五505与接口六506连通、接口七507与接口八508连通、接口九509与接口十510连通，处于工作模式二时，接口一501与接口十510连通、接口二502与接口三503连通、接口四504与接口五505连通、接口六506与接口七507连通、接口八508与接口九509连通。

优选的方案中，所述十通阀302可以为十通阀302进样器，十通阀302进样器是现有技术中常用的十通阀302，可以满足本实施例的需求，而常见十通阀302进样器的具体结构早已被本领域的技术人员所熟知，这里不再赘述。

采用本实施例所提供的二次富集解析装置时，其具体的工作流程如下：

状态1：如图4所示，一级富集解析单元一101与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元一101中的六通阀105处于工作状态一、十通阀302处于工作模式二，此时，一级富集解析单元一101处于热解析状态、一级富集解析单元二102处于低温富集状态、一级富集解析单元三103和一级富集解析单元四104均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元一101中解析出来的VOC可以转移到二级富集管一303中，此时，二级富集管一303处于低温富集状态，二级富集管二304处于热解析状态；

待一级富集解析单元一101完成解析，且一级富集解析单元二102完成富集后，进入状态2。

状态2：如图5所示，一级富集解析单元二102与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元二102中的六通阀105处于工作状态一、十通阀302处于工作模式二，此时，一级富集解析单元二102处于热解析状态、一级富集解析单元三103处于低温富集状态、一级富集解析单元一101和一级富集解析单元四104均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元二102中解析出来的VOC可以转移到二级富集管一303中，此时，二级富集管一303处于低温富集状态，二级富集管二304处于热解析状态；

待一级富集解析单元二102完成解析，且一级富集解析单元三103完成富集后，进入状态3。

状态3：如图6所示，一级富集解析单元三103与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元三103中的六通阀105处于工作状态一、十通阀302处于工作模式二，此时，一级富集解析单元三103处于热解析状态、一级富集解析单元四104处于低温富集状态、一级富集解析单元一101和一级富集解析单元二102均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元三103中解析出来的VOC可以转移到二级富集管一303中，此时，二级富集管一303处于低温富集状态，二级富集管二304处于清洗老化状态(或高温老化状态)；

待一级富集解析单元三103完成解析，且一级富集解析单元四104完成富集后，进入状态4。

状态4：如图7所示，一级富集解析单元四104与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元四104中的六通阀105处于工作状态一、十通阀302处于工作模式二，此时，一级富集解析单元四104处于热解析状态、一级富集解析单元一101处于低温富集状态、一级富集解析单元二102和一级富集解析单元三103均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元四104中解析出来的VOC可以转移到二级富集管一303中，此时，二级富集管一303处于低温富集状态，二级富集管二304处于清洗老化状态(或高温老化状态)；

待一级富集解析单元四104完成解析，且一级富集解析单元一101完成富集后，此时，一级富集解析单元循环一个周期，二级富集管一303中已经富集了足够的VOC，进入状态5。

状态5：如图8所示，一级富集解析单元一101与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元一101中的六通阀105处于工作状态一，十通阀302处于工作模式一，此时，一级富集解析单元一101处于热解析状态、一级富集解析单元二102处于低温富集状态、一级富集解析单元三103和一级富集解析单元四104均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元一101中解析出来的VOC可以转移到二级富集管二304中，此时，二级富集管一303处于热解析状态，以便通过三通305将VOC转移到色谱柱中，二级富集管二304处于低温富集状态，以便持续富集VOC；

待一级富集解析单元一101完成解析，且一级富集解析单元二102完成富集后，进入状态6。

状态6：如图9所示，一级富集解析单元二102与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元二102中的六通阀105处于工作状态一，十通阀302处于工作模式一，此时，一级富集解析单元二102处于热解析状态、一级富集解析单元三103处于低温富集状态、一级富集解析单元四104和一级富集解析单元一101均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元二102中解析出来的VOC可以转移到二级富集管二304中，此时，二级富集管一303处于热解析状态，二级富集管二304处于低温富集状态；

待一级富集解析单元二102完成解析，且一级富集解析单元三103完成富集后，进入状态7。

状态7：如图10所示，一级富集解析单元三103与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元三103中的六通阀105处于工作状态一，十通阀302处于工作模式一，此时，一级富集解析单元三103处于热解析状态、一级富集解析单元四104处于低温富集状态、一级富集解析单元一101和一级富集解析单元二102均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元三103中解析出来的VOC可以转移到二级富集管二304中，此时，二级富集管一303处于清洗老化状态，二级富集管二304处于低温富集状态；

待一级富集解析单元三103完成解析，且一级富集解析单元四104完成富集后，进入状态8。

状态8：如图11所示，一级富集解析单元四104与二级富集解析单元301相连通，一级富集解析单元四104中的六通阀105处于工作状态一，十通阀302处于工作模式一，此时，一级富集解析单元四104处于热解析状态、一级富集解析单元一101处于低温富集状态、一级富集解析单元二102和一级富集解析单元三103均处于清洗老化状态；从一级富集解析单元四104中解析出来的VOC可以转移到二级富集管二304中，此时，二级富集管一303处于清洗老化状态，二级富集管二304处于低温富集状态；

待一级富集解析单元三103完成解析，且一级富集解析单元四104完成富集后，此时，二级富集解析单元301循环一个周期，二级富集管二304中已经富集了足够的VOC，重新循环到状态1，以便在下一个循环的初期(即状态1中)，通过三通305将VOC转移到色谱柱中。

通过上述循环过程，不仅使得本二次富集解析装置可以在线、连续进行二次富集解析，而且可以有效缩短时间，作为举例，按照单次富集需要10分钟计算，每个二集富集管的工作周期为40分钟左右，这个时间能够充分满足低温富集、高温解析、高温清洗的时间需求。

在本实施例中，二次富集解析装置状态的切换可以手动完成，也可以通过设置控制器自动完成，这里不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，其特征在于，包括四个一级富集解析单元、一个四通道选择阀以及一个二级富集解析单元，其中，

所述一级富集解析单元包括六通阀、一级富集管以及三通阀，所述六通阀包括六个端口，分别为端口一、端口二、端口三、端口四、端口五以及端口六，端口一用于输入样气，端口二用于排空，一级富集管的一端通过管路与端口三相连通，另一端通过管路与端口六相连通，端口四用于输入载气，端口五通过管路与三通阀的进口相连通；

各三通阀的第一出口分别与所述四通道选择阀的四个输入口相连通，各三通阀的第二出口分别用于排空，所述二级富集解析单元包括二级富集管，四通道选择阀的输出口与所述二级富集管相连通；

所述六通阀有两种工作状态，处于工作状态一时，端口一与端口二连通、端口三与端口四连通、端口五与端口六连通，处于工作状态二时，端口一与端口六连通、端口二与端口三连通、端口四与端口五连通，

四通道选择阀用于控制各一级富集解析单元依次与二级富集解析单元相连通，且与二级富集解析单元相连通的一级富集解析单元中，六通阀处于工作状态一、三通阀的进口与第一出口相连通。

2.根据权利要求1所述的多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，其特征在于，所述六通阀为六通阀进样器。

3.根据权利要求1所述的多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，其特征在于，所述二级富集解析单元包括一个六通阀和一个二级富集管，所述四通道选择阀的输出口通过管路与该六通阀的端口一相连通，该六通阀的端口二排空，所述二级富集管的一端通过管路与端口三相连通，另一端通过管路与端口六相连通，端口四用于输入载气，端口五用于连通色谱柱。

4.根据权利要求1所述的多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，其特征在于，所述二级富集解析单元包括一个十通阀、两个二级富集管以及一个三通，其中，

所述十通阀包括十个接口，分别为接口一、接口二、接口三、接口四、接口五、接口六、接口七、接口八、接口九以及接口十，所述两个二级富集管分别为二级富集管一和二级富集管二；

所述四通道选择阀的输出口通过管路与接口一相连通，所述二级富集管二的一端通过管路与接口二相连通，另一端通过管路与接口五相连通，接口四和接口八分别用于输入载气，接口六用于排空，所述二级富集管一的一端通过管路与接口七相连通，另一端通过管路与接口十相连通，接口三和接口九分别通过管路与所述三通的第一端和第二端相连，三通的第三端用于连通色谱柱；

所述十通阀有两种工作模式，处于工作模式一时，接口一与接口二连通、接口三与接口四连通、接口五与接口六连通、接口七与接口八连通、接口九与接口十连通，处于工作模式二时，接口一与接口十连通、接口二与接口三连通、接口四与接口五连通、接口六与接口七连通、接口八与接口九连通。

5.根据权利要求4所述的多级且轮流运行的连续二次富集解析装置，其特征在于，所述十通阀为十通阀进样器。