CN110142161B - 液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置及方法，该装置中高精度注射泵通过微量注射器连接预热管，且微量注射器与预热管之间通过渐缩喷嘴垂直连接，微量注射器针头处于渐缩喷嘴最小截面处，渐缩喷嘴和预热管进气端分别连接惰性气体载体，预热管出气端连接反应系统。首先通过微量注射泵将微量的液态芳香烃匀速注入温度高于液态芳香烃沸点的预热管中，再利用惰性气体载体，沿着微量注射器针头方向携带针头处芳香烃化合物的微小液滴，通过渐缩喷嘴喷入预热管中，使芳香烃化合物液滴充分破碎雾化；雾化后的芳香烃化合物在预热管中完全气化，预热管在另一股惰性气体载体的携带作用下，连续稳定产生含有一定浓度的芳香烃气流供后续反应系统使用。

Description

液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置及方法
技术领域
本发明涉及一种烃类化合物发生装置，尤其是一种液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置及方法。
背景技术
芳香烃有机污染物通常是指分子中至少含有一个苯环结构的具有独特芳香性的一类有机污染物。芳香烃有机污染物具有长期残留性、生物积蓄性、半挥发性和高毒性，对人体健康和生态环境造成严重威胁。随着工业化迅速发展，芳香烃有机污染物的排放量显著增长。同时，芳香烃有机污染物除了本身具有危害性以外，还有产生毒性更强的二噁英类物质的风险。所以，芳香烃有机污染物排放控制研究迫在眉睫。芳香烃化合物的沸点大多在132～322℃范围内，常温下呈现液态。以芳香烃为目标污染物的实验研究中，为了模拟它在实际烟气中的气相状态，需将原本处于液态的芳香烃化合物转化成气态。转化产生的气态芳烃类化合物必须持续稳定以保证实验数据的准确性。
目前，将液相芳香烃有机污染物转化为气相的常用方法为鼓泡法，具体操作如下：将装有芳香烃有机污染物溶液(或纯液体)的洗气瓶置于恒温油浴锅中加热至给定温度，在洗气瓶上部形成该芳香烃化合物的饱和蒸汽；选择某惰性气体作为载气，以一定流速流经上述洗气瓶，携带芳香烃化合物蒸汽出洗气瓶；通过调节载气流量和油浴温度来改变洗气瓶出口处的芳香烃有机污染物浓度，能够产生稳定的高浓度芳香烃气流。然而，该方法所得到的芳烃类化合物浓度受环境温度、环境压力等影响较大，在产生低浓度气相芳烃类化合物的稳定性难以保证。除此之外，此传统方法在实际操作过程中需要格外谨慎防止油滴外溢，以及由于油浴局部温度过高导致失火现象发生。鉴于此，研发一种适应性广、稳定性佳、安全性好的芳烃类化合物发生方法，以保证实验室相关研究的可靠性和安全性显得尤为重要。
发明内容
为了克服上述方法适应性窄，稳定性弱和安全性差的缺陷，本发明旨在提供一种将液态芳香烃化合物连续雾化后稳定发生装置及方法，该装置及方法可通过调节微量注射器注射速度以得到所需芳香烃化合物浓度，并且具有操作简单、适应性强，稳定性和安全性高的特点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置，包括高精度注射泵、微量注射器、预热管，所述高精度注射泵通过微量注射器连接预热管，且微量注射器与预热管之间通过渐缩喷嘴垂直连接，微量注射器针头处于渐缩喷嘴最小截面处，渐缩喷嘴和预热管进气端分别连接惰性气体载体，预热管出气端连接反应系统。
进一步，两股惰性气体载体分别经质量流量计与渐缩喷嘴和预热管连接；所述预热管设有加热带和保温层，加热带和保温层连接温度控制器，由温度控制器控制预热管的加热和保温温度。
一种液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置的使用方法，首先通过微量注射泵将微量的液态芳香烃匀速注入温度高于液态芳香烃沸点的预热管中，再利用惰性气体载体，沿着微量注射器针头方向携带针头处芳香烃化合物的微小液滴，通过渐缩喷嘴喷入预热管中，使芳香烃化合物液滴充分破碎雾化；雾化后的芳香烃化合物在预热管中完全气化，预热管在另一股惰性气体载体的携带作用下，连续稳定产生含有一定浓度的芳香烃气流供后续反应系统使用。
进一步，当液态芳香烃为1,2-二氯苯时，所述微量注射泵以1μL/min的注射速度，推动装有0.1ml的1,2-二氯苯的微量注射器。
进一步，所述惰性气体载体通过质量流量计以100ml/min的流速进入渐缩喷嘴，沿着微量注射器针头方向携带针头处滴落的1,2-二氯苯微小液滴进入预热管中；所述预热管由温度控制器控制长度为40cm的加热带和保温层加热保温至200℃；另一股惰性气体载体以200ml/min流速从预热管进气端进入预热管。
本发明的有益效果是：
1.本发明中，使用精准控速的微量注射泵和小量程注射器注射液态芳香烃化合物，能达到精准、均匀和持续微量注射芳香烃化合物；
2.本发明中，微量注射器与预热管之间通过渐缩喷嘴连接，微量注射器针头出口处处于渐缩喷嘴最小截面处；
3.本发明中，载气从垂直方向进入渐缩喷嘴，再沿着注射器针头方向，携带针头处芳香烃化合物的微小液滴喷入预热管中，高流速载气和渐缩喷嘴联合作用能实现注射针头处滴落的液态芳香烃化合物小液滴充分破碎雾化；
4.本发明中，预热管有足够长度且精确控温，能实现雾化后芳香烃化合物完全气化；
本发明的方法通过微量注射泵将微量的液态芳香烃匀速注入温度高于其沸点的预热管中，微量注射器与预热管之间通过渐缩喷嘴垂直连接，微量注射器针头处于渐缩喷嘴最小截面处；再利用惰性气体作为载体，沿着注射针头方向携带针头处芳香烃化合物的微小液滴，通过渐缩喷嘴喷入预热管中，使芳香烃化合物液滴充分破碎雾化；雾化后的芳香烃化合物在预热管中完全气化，在另一股载气的携带作用下，连续稳定产生含有一定浓度的芳香烃气流供后续反应装置使用。因此，本发明的装置及方法可通过调节微量注射器注射速度以得到所需芳香烃化合物浓度。本方法操作简单、适应性强，稳定性和安全性能得到充分保证。
附图说明
图1是本发明的液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置原理图。
图中：1、高精度注射泵；2、微量注射器；3、渐缩喷嘴；4、预热管；5、质量流量计；6、加热带和保温层。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置，包括高精度注射泵1、微量注射器2、预热管4。
高精度注射泵1通过微量注射器2连接预热管4，且微量注射器2与预热管4之间通过渐缩喷嘴垂直连接，微量注射器2针头处于渐缩喷嘴最小截面处，渐缩喷嘴连接载体一A(惰性气体)，预热管4进气端连接载体二B(惰性气体)，预热管4出气端连接反应系统。
载体一A和载体二B分别经质量流量计5与渐缩喷嘴和预热管4连接。预热管4设有加热带和保温层6，加热带连接温度控制器，由温度控制器控制预热管的加热和保温温度。
本发明的方法是利用微量注射泵、渐缩喷嘴以及预热管实现液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生。以1,2-二氯苯为目标物，具体实施方法如图1所示：精准控速的微量注射泵1以1μL/min的注射速度，推动装有0.1ml的1,2-二氯苯的微量注射器2；微量注射器与预热管4之间通过渐缩喷嘴3垂直连接，微量注射器针头处于渐缩喷嘴最小截面处；载气一A通过质量流量计5以100ml/min的流速进入渐缩喷嘴，沿着注射器针头方向携带针头处滴落的1,2-二氯苯微小液滴进入预热管中；1,2-二氯苯微小液滴在载气一A和渐缩喷嘴的作用下充分破碎雾化；预热管由加热带和保温层6加热保温至200℃(高于1,2-二氯苯沸点)且长度为40cm，足够保证雾化后的1,2-二氯苯在预热管中完全气化。另一股载体二B以一定流速(如200ml/min)从预热管上部进入预热管，携带气化后的1,2-二氯苯出预热管进入后续反应装置进行试验研究。
以1,2-二氯苯发生为例，分别利用传统鼓泡法和本发明方法作为1，2-二氯苯发生源进行重复性实验，得到如表1所示结果。从表1可得，本发明方法可获得可靠的1,2-二氯苯气相浓度数据，1,2-二氯苯气相浓度相对标准偏差(RSD)为6％，明显低于由传统鼓泡法得到1,2-二氯苯相对标准偏差(47％)。实验结果表明，本发明的方法是一种能实现液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生的方法。
表1不同实验方法的样品中1,2-二氯苯的浓度表
Figure BDA0002078444610000041
Figure BDA0002078444610000051
注：A为本发明方法的实验数据；B为传统鼓泡法的实验数据。

Claims (2)

1.一种液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置，包括高精度注射泵、微量注射器、预热管，其特征在于：所述高精度注射泵通过微量注射器连接预热管，且微量注射器与预热管之间通过渐缩喷嘴垂直连接，微量注射器针头处于渐缩喷嘴最小截面处，渐缩喷嘴和预热管进气端分别连接惰性气体载体，预热管出气端连接反应系统；两股所述惰性气体载体分别经质量流量计与渐缩喷嘴和预热管连接，所述预热管设有加热带和保温层，加热带和保温层连接温度控制器，由温度控制器控制预热管的加热和保温温度。
2.一种权利要求1所述的液态芳香烃化合物连续雾化及稳定发生装置的使用方法，其特征在于：首先通过微量注射泵将微量的液态芳香烃匀速注入温度高于液态芳香烃沸点的预热管中，再利用惰性气体载体，沿着微量注射器针头方向携带针头处芳香烃化合物的微小液滴，通过渐缩喷嘴喷入预热管中，使芳香烃化合物液滴充分破碎雾化；雾化后的芳香烃化合物在预热管中完全气化，预热管在另一股惰性气体载体的携带作用下，连续稳定产生含有一定浓度的芳香烃气流供后续反应系统使用；当液态芳香烃为1,2-二氯苯时，所述微量注射泵以1μL/min的注射速度，推动装有0.1ml的1,2-二氯苯的微量注射器，所述惰性气体载体通过质量流量计以100ml/min的流速进入渐缩喷嘴，沿着微量注射器针头方向携带针头处滴落的1,2-二氯苯微小液滴进入预热管中；所述预热管由温度控制器控制长度为40cm的加热带和保温层加热保温至200℃；另一股惰性气体载体以200ml/min流速从预热管进气端进入预热管。
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