CN110243664B - 一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用 - Google Patents

一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸相连接设置，所述两个组合温度模块能够对大气中沸点跨度范围C2‑C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，该气动驱动装置能够带动捕集阱沿纵向向上或向下运动。本装置结构紧凑小型化，能够有针对性地对大气中沸点跨度范围较大的C2‑C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附，用于气相有机物的在线采样及预处理。

Description

一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，涉及一种用于大气气相有机物测量系统的在线采集与前处理装置，尤其是一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用。
背景技术
大气有机物十分复杂，可同时存在于气相和颗粒相中，其中气相有机物主要包括挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)和半挥发性有机物(Semi VolatileOrganic Compounds，SVOCs)。挥发/半挥发性有机物是生成近地面臭氧和细颗粒物的重要前体物，在二次有机气溶胶(Secondary Organic Aerosol，SOA)等二次污染物的形成过程中起着十分重要的作用。对大气气相有机物进行准确测量是研究大气有机物污染特征、来源及化学行为的基础，对制定有效的O3和PM2.5二次污染物控制策略具有重要意义。气相有机物由于环境浓度低、沸点跨度范围大、物种复杂、许多物种寿命极端等特点，一方面增加了对其准确和全面测量的难度，另一方面也对其前处理提出了较大的挑战，因此建立一套稳定可靠的用于大气气相有机物测量系统的前处理装置具有重要意义。
目前国内外对气相VOC研究的较多，且大多数是基于热解吸原理的气相色谱法对其进行监测。然而对挥发性较低的气相SVOC或VOC/SVOC研究的相对较少。美国环保局EPA环境空气标准TO-13是利用大容量PUF吸附剂吸附从而实现对大气中多环芳烃(PolycyclicAromatic Hydrocarbons PAHs)进行离线富集采样。针对具体监测仪器而言，国内外测定挥发性VOCs的热解析仪，多采用干冰或者液氮作为冷冻剂以达到较低的富集温度，这样不仅会增加实验费用，而且会导致前处理装置过于庞大，不适用于外场观测。针对半挥发性有机物同时存在于气态和颗粒态的特征，目前大部分测量技术都仅能对半挥发性有机物的总量或颗粒相进行测量，通过总量与颗粒态含量差减计算得到气态含量，例如半挥发性有机物测量系统(SV-TAG)，然而间接对气相SVOC的测量会造成较大的误差。根据VOCs/SVOCs有机物的物化特性，使用吸附热解析法便可实现对C2-C24跨度范围内的气相有机物进行统一富集前处理。
对于吸附-热解吸法，如何提高样品的富集效率和回收率、减少有机物在收集过程中产生的误差仍是亟待解决的问题。C2-C11高挥发性有机物虽然在大气中浓度较高，但沸点范围跨度较大且所需的富集温度较低，而C12-C24的高碳有机物挥发性较低、粘性较大，遇冷极易损失，且在大气中浓度过低导致单一的富集无法满足后续检测仪器的检出限要求。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置和应用，该装置结构紧凑小型化，能够有针对性地对大气中沸点跨度范围较大的C2-C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附，可用于气相有机物的在线采样及预处理。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸连接设置，两个组合温度模块沿纵向相对设置，每个组合温度模块沿竖直方向设置，所述两个组合温度模块能够对大气中C2-C24气相挥发/半挥发性有机物进行连续低温吸附收集和高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，当两个组合温度模块相向运动并接触设置时，能够紧密夹紧设置捕集阱，当两个组合温度模块相反运动并分离设置时，能够释放捕集阱，该气动驱动装置能够带动捕集阱沿纵竖直方向向上或向下运动。
而且，所述组合温度模块包括相连接设置的高温模块和低温模块，所述高温模块包括热块铝外壳、铜介质、隔热棉、不锈钢螺丝、加热棒和温度传感器，所述热块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该热块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，该铜介质与热块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过不锈钢螺丝与热块铝外壳相连接设置；
开口侧的热块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的上部捕集阱放置半槽，该上部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；
所述热块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出两对盲孔，每对热块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该两对盲孔内分别能够紧密设置加热棒、温度传感器，该加热棒能够提供所需的高温温度，该温度传感器能够检测铜介质的温度；
所述低温模块包括冷块铝外壳、铜介质、隔热棉、塑料螺丝、制冷片和温度传感器，所述冷块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该冷块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，开口端相对另一侧的铜介质上通过导热硅脂层与制冷片的冷端紧密设置，该制冷片外的冷块铝外壳呈中空状态，该制冷片的热端能够通过另一导热硅脂层与铜管散热器相连接设置；所述铜介质与冷块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过塑料螺丝与冷块铝外壳相连接设置；
开口侧的冷块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的下部捕集阱放置半槽，该下部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；
所述冷块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出一对盲孔，冷块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该盲孔内能够紧密设置温度传感器，该温度传感器能够检测铜介质的温度，所述制冷片能够提供所需的低温温度；
同一侧的高温模块和低温模块沿竖直方向平行间隔设置，且通过塑料连接柱相连接设置在一起；
相对设置的两个组合温度模块的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽内均能够紧密卡合捕集阱。
而且，所述捕集阱材料为薄壁SS316不锈钢，捕集阱内填充相应的吸附剂；
或者，所述制冷片为双层半导体制冷片，其尺寸为30mm*30mm；
或者，所述铜介质的尺寸为80mm*30mm，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的内径尺寸为2.5mm；所述盲孔的尺寸均为4mm；
或者，所述热块铝外壳、冷块铝外壳的尺寸均为93*21mm，所述铜介质和热块铝外壳采用耐高温的M4*12不锈钢螺丝进行连接，所述铜介质和冷块铝外壳采用导热性能较差的M4*8的四氟螺丝固定。
而且，所述铜介质外表面紧密设置一纳米二氧化钛涂层；
或者，所述制冷片的冷端通过导热硅脂层粘贴在铜介质上，所述制冷片的热端通过导热硅脂层粘贴在散热器上。
而且，所述装置还包括隔热垫片，所述塑料连接柱与高温模块、低温模块的连接处均设置有隔热垫片。
而且，所述气动驱动装置包括手指平台气缸、笔形气缸、多个二位五通阀、PU气动高压管和高压气源，所述手指平台气缸通过不锈钢螺丝与每个组合温度模块的底部相连接设置，该手指平台气缸的进气口与出气口分别与一个二位五通阀的工作口相连接设置，该二位五通阀的进气口与高压气源相连接设置，该二位五通阀的两个排气口与消音器相连接设置，该手指平台气缸能够通过二位五通阀、高压气源的驱动带动两个温度模块沿纵向作相向或相反运动，进而控制两个温度模块整体的张开与闭合，以实现后续高/低温温度模块共同张开与闭合的动作；
所述笔形气缸沿水平方向设置两个，所述捕集阱的水平两端分别与一笔形气缸相连接设置，该笔形气缸通过一Z形不锈钢卡环和一矩形不锈钢模块与捕集阱相连接设置，该矩形不锈钢模块可拆卸并能够抱紧捕集阱，该矩形不锈钢模块通过不锈钢螺丝与Z形不锈钢卡环相连接设置；所述Z形不锈钢卡环与笔形气缸通过六角不锈钢螺丝相连接设置，使得笔形气缸和捕集阱连接设置；
所述笔形气缸的进气口和出气口分别与另一个二位五通阀的第一工作口和第二工作口通过PU气动高压管相连接设置，二位五通阀的进气口与高压气源相连接设置，二位五通阀的两个排气口与消音器相连接设置；所述笔形气缸能够通过二位五通阀、高压气源的驱动带动捕集阱沿竖直方向来回运动。
而且，所述矩形不锈钢模块包括两个矩形不锈钢分模块、不锈钢螺丝和螺孔，所述两个矩形不锈钢分模块沿水平方向平行设置，且沿竖直方向相对设置，该两个矩形不锈钢分模块相对侧的中部位置制出两个上、下相对设置的半圆孔，当两个矩形不锈钢分模块紧密贴合设置时，该两个上、下相对设置的半圆孔内能够紧密卡合设置捕集阱，且该两个矩形不锈钢分模块的水平外端沿水平方向对称设置有螺孔，该螺孔沿竖直方向设置，所述不锈钢螺丝能够螺纹啮合安装于螺孔内。
而且，所述二位五通阀的进气口经由Y型快接接头和PU气动高压管与一高压气源相连，提供气缸移动的动力。
而且，所述装置还包括二次聚焦阱，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的下方分别间隔平行设置上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽，相对设置的两个组合温度模块的两个上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽内均能够紧密卡合设置二次聚焦阱；
所述二次聚焦阱的水平两端也分别与笔形气缸相连接设置，所述笔形气缸通过Z形不锈钢卡环和矩形不锈钢模块也能够与二次聚焦阱相连接设置，所述矩形不锈钢模块能够卡合设置二次聚焦阱；所述二次聚焦阱填充设置有相应的吸附剂。
如上所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置在气相有机物的在线采样和/或预处理方面中的应用。
本发明取得的优点和积极效果是：
1、为实现对C2-C24跨度范围内气相挥发/半挥发性有机物的精准测量以及前处理装置的小型化要求，本发明装置以吸附热解吸为基础，以导热性能较好的黄铜温度模块、二维移动装置等为主体，该装置结构紧凑，小型化，能够有针对性地对大气中沸点跨度范围较大的C2-C24气相挥发/半挥发性有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附，用于气相挥发/半挥发性有机物的在线采样及浓缩。
2、本发明装置设置了组合温度模块，该组合温度模块为一种小型精密恒定高/低温温度模块，在满足恒定高低温的同时，最大限度地减少装置的总体积及功耗，提高了装置的可用性。
3、本发明装置设置了一种可以使得捕集阱移动的二维移动装置，设置了多个电磁阀和气缸，高/低温模块维持在恒定所需温度的同时使得捕集阱在高低温间上下移动，减少高低温交错的温度误差，达到对有机物的精准快速富集与解吸。
4、本发明装置根据气相挥发/半挥发性有机物的理化特征，通过对富集低温的控制(-23℃)和对高碳有机物的多次富集聚焦，可实现对C2-C24跨度范围内气相有机物的有效捕集，提高了前处理装置的实用性与适用性。
5、本发明在使用时，挥发性较大的C2-C11有机物在大气中浓度较高，只需要一次富集即可满足后续检测仪器的检出限；而沸点较高的高碳有机物C12-C24在大气中所占的比例较低(ppq级别)，若仅仅采用一级捕集阱富集脱附，采样量有限，单一捕集的富集倍数太低，无法满足后续检测器的检出限，且若使用气相色谱进行分离会导致色谱峰严重拖尾。因此采用多级富集的采样原理，在一次捕集阱后续加一二次聚焦阱，用于将从一次捕集阱热解吸的分析物重新聚焦，通过多次捕集增大样品的采样量及富集倍数，最后解吸进入后续的检测仪器。这样可以降低系统检出限，提高分析检测的灵敏度，从而可以实现对高碳气相半挥发性有机物的精准测量。
本发明装置的温度模块中的铝外壳安装在铜块的外侧用以对高低温模块进行保护，为减少热量的快速散失，两者中间填充有隔热棉，并以螺钉及隔热垫片进行连接。铝外壳侧端开孔尺寸与铜块一样，用以放置加热棒和温度传感器。为了使高/低温模块重心较低便以后续动作更加灵敏，将含制冷片重量大的低温模块放置在底层，将高温模块放置在高层，并以四氟连接柱进行连接，组成一组合温度模块，这样相对的一对组合温度模块相闭合即可紧紧抱住柱子，从而实现快速传热。
附图说明
图1为本发明装置的结构连接半剖示意图(省略气动驱动装置)；
图2为图1中两个组合温度模块的结构连接左视局部剖视示意图；
图3为本发明装置的气动驱动装置的部分结构连接示意图；
图4为本发明装置的一种制作工艺流程实物示意图。
图中附图标记：
1-热块铝外壳，2-铜介质，3-隔热棉，4-不锈钢螺丝，5-捕集阱，6-加热棒，7-温度传感器，8-隔热垫片，9-塑料连接柱，10-塑料螺丝，11-二次聚焦阱，12-制冷片，13-手指平台气缸，14-笔形气缸，15-冷块铝外壳，16-消音器，17-二位五通阀的第一工作口，18-二位五通阀的第二工作口，19-笔形气缸进气口，20-笔形气缸出气口，21-Z形不锈钢卡环，22-六角不锈钢螺丝，23-不锈钢连接螺丝，24-二位五通阀进气口，25-矩形不锈钢模块，26-PU气动高压管，27-高温模块，28-低温模块，29-二位五通阀。
具体实施方式
下面结合通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明未具体详细描述的结构，均可以理解为本领域的常规结构。
一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，如图1、图2和图3所示，所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱5和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸连接设置，该捕集阱能够在两个组合温度模块之间活动，以达到所需温度，两个组合温度模块沿纵向相对设置，每个组合温度模块沿竖直方向设置，所述两个组合温度模块能够对大气中C2-C24气相挥发/半挥发性有机物进行连续低温吸附收集和高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，当两个组合温度模块相向运动并接触设置时，能够紧密夹紧设置捕集阱，当两个组合温度模块相反运动并分离设置时，能够释放捕集阱，并给捕集阱一定的自由移动空间，该气动驱动装置也能够带动捕集阱沿纵竖直方向向上或向下运动。
本装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，两个组合温度模块能够对大气中C2-C24气相挥发/半挥发性有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附操作，气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，当两个组合温度模块相向运动并接触设置时，能够紧密夹紧设置捕集阱，当两个组合温度模块相反运动并分离设置时，能够释放捕集阱，并给捕集阱一定的自由移动空间，该气动驱动装置也能够带动捕集阱沿纵竖直方向向上或向下运动，该装置结构紧凑小型化，能够有针对性地对大气中沸点跨度范围较大的C2-C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附，可用于气相有机物的在线采样及预处理。
在本实施例中，所述组合温度模块包括相连接设置的高温模块27和低温模块28，所述高温模块包括热块铝外壳1、铜介质2、隔热棉3、不锈钢螺丝4、加热棒6和温度传感器7，所述热块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该热块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，该铜介质与热块铝外壳之间紧密设置隔热棉，填充隔热棉，以减少热量散失，该铜介质通过耐高温的不锈钢螺丝与热块铝外壳相连接设置；
开口侧的热块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的上部捕集阱放置半槽33，该上部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；
所述热块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出两对盲孔，每对热块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该两对盲孔内分别能够紧密设置加热棒、温度传感器，该加热棒能够提供所需的高温温度，该温度传感器能够检测铜介质的温度，加热棒、温度传感器便于对气相有机物收集和热脱附装置进行加热和温度检测；
所述低温模块包括冷块铝外壳15、铜介质、隔热棉、塑料螺丝10、制冷片12和温度传感器，所述冷块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该冷块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，为实现均匀制冷及较低低温，开口端相对另一侧的铜介质上通过导热硅脂层与制冷片的冷端紧密设置，该制冷片外的冷块铝外壳呈中空状态，该制冷片的热端能够通过另一导热硅脂层与铜管散热器相连接设置(图中未示出)，富集低温可达至-23℃，满足对C2-C4低碳挥发性有机物的有效捕集；所述铜介质与冷块铝外壳之间紧密设置隔热棉，填充隔热棉，以减少热量散失，该铜介质通过导热性能较差的塑料螺丝与冷块铝外壳相连接设置；
开口侧的冷块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的下部捕集阱放置半槽35，该下部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；
所述冷块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出一对盲孔，冷块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该盲孔内能够紧密设置温度传感器，黄铜块外侧所黏附的制冷片可提供低温捕集所需的低温温度，该温度传感器能够检测铜介质的温度，制冷片、温度传感器便于对有机物低温捕集装置进行制冷和温度检测；
同一侧的高温模块和低温模块沿竖直方向平行间隔设置，且通过塑料连接柱9(较优地，所述塑料连接柱为M 3*8的四氟直通接头)相连接设置在一起；
相对设置的两个组合温度模块的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽内均能够紧密卡合捕集阱。
在本实施例中，所述气动驱动装置包括手指平台气缸13、笔形气缸14、多个二位五通阀29、PU气动高压管26和高压气源(图中未示出)，所述手指平台气缸通过不锈钢螺丝(较优地，为M3*6的不锈钢螺丝螺丝)与每个组合温度模块的底部相连接设置，该手指平台气缸的进气口与出气口分别与一个二位五通阀的工作口相连接设置，该二位五通阀的进气口与高压气源相连接设置，该二位五通阀的两个排气口与消音器(图中未示出)相连接设置，该手指平台气缸能够通过二位五通阀、高压气源的驱动带动两个温度模块沿纵向作相向或相反运动，进而控制两个温度模块整体的张开与闭合，以实现后续高/低温温度模块共同张开与闭合的动作；
所述笔形气缸沿水平方向设置两个，为使捕集阱上下平衡移动，所述捕集阱的水平两端分别与一笔形气缸相连接设置，使得一对笔形气缸共同驱动捕集阱的移动，该笔形气缸通过一Z形不锈钢卡环21和一矩形不锈钢模块25与捕集阱相连接设置，该矩形不锈钢模块可拆卸并能够抱紧捕集阱，该矩形不锈钢模块通过不锈钢螺丝23与Z形不锈钢卡环相连接设置；所述Z形不锈钢卡环与笔形气缸通过六角不锈钢螺丝22相连接设置，使得笔形气缸和捕集阱间接连接设置；
所述笔形气缸的进气口19和出气口20分别与另一个二位五通阀的第一工作口17和第二工作口18通过PU气动高压管相连接设置，二位五通阀的进气口24与高压气源相连接设置，二位五通阀的两个排气口与消音器16相连接设置；所述笔形气缸能够通过二位五通阀、高压气源的驱动带动捕集阱沿竖直方向来回运动；具体地，所述笔形气缸通过对二位五通阀的不同工作状态的切换从而驱动捕集阱的上升与下降的动作。
本发明装置的高低温模块均采用比热容较小的黄铜介质和导热系数较小的铝外壳，中间填充隔热棉以减少散热。为实现高/低温模块之间的平衡与小型化，将一加热模块放置在上方，一制冷模块放置在下方形成组合温度模块，其中热块和冷块间用导热性能较差的塑料连接柱连接，最大程度减少窜热现象，即所述的温度模块为一对相对的组合温度模块。所述的捕集阱根据尺寸大小放置在开孔的铜块处(上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽内)，当相应的温度模块相闭合后即可抱紧捕集阱，以实现温度的快速传热。在高温模块侧端开孔以放置加热棒和温度传感器，以实现其温度的快速传热与温度检测；为尽可能降低富集温度提高低碳物质的浓缩倍数，采用双制冷片用于制冷，并利用导热硅脂将其紧贴在铜块的外侧，在冷铜块侧端开孔放置温度传感器以对温度进行准确检测。将高低温组合模块放置在手指平台气缸处，并通过二位五通阀和高压气源实现对温度模块之间的张开与闭合的控制；为实现捕集阱在高低温模块之间的快速切换，采用笔形气缸实现捕集阱在高温模块与低温模块之间的上升下降。本发明设置了多个快接接头，通过各个快接的调节能够使同一气源与气缸之间形成不同的通路，因此通过同一气源既能够驱动手指平台气缸的张开闭合，也可使捕集阱实现上升与下降。利用气缸及二位五通阀来控制气路的通断，使得捕集阱可在高低温模块间上下移动，实现捕集阱在高、低温模块之间的快速切换，从而实现对气相有机物的低温吸附和高温热解吸，实现对有机物的定量测定。本发明装置结构紧凑小型化，能够有针对性地对大气中沸点跨度范围较大的C2-C24气相有机物进行低温吸附收集并随后进行高温热脱附，可用于气相有机物的在线采样及预处理。
为使捕集阱在高温模块和低温模块间上下移动，将一对笔形气缸通过一Z形不锈钢卡环与捕集阱间接相连，Z形不锈钢卡环一头和笔形气缸拉臂接头处由一六角螺丝固定，另一头和捕集阱通过矩形不锈钢模块由螺钉固定，矩形不锈钢模块中间根据捕集阱尺寸挖半圆柱，这样便可将捕集阱进行固定。
在本实施例中，所述矩形不锈钢模块包括两个矩形不锈钢分模块30、不锈钢螺丝和螺孔31，所述两个矩形不锈钢分模块沿水平方向平行设置，且沿竖直方向相对设置，该两个矩形不锈钢分模块相对侧的中部位置制出两个上、下相对设置的半圆孔，当两个矩形不锈钢分模块紧密贴合设置时，该两个上、下相对设置的半圆孔内能够紧密卡合设置捕集阱，便可将捕集阱进行固定，且该两个矩形不锈钢分模块的水平外端沿水平方向对称设置有螺孔，该螺孔沿竖直方向设置，所述不锈钢螺丝能够螺纹啮合安装于螺孔内。
在本实施例中，所述捕集阱材料为薄壁SS316不锈钢，捕集阱内填充相应的吸附剂，可实现对温度的快速传递。更具体地，所述捕集阱为一薄壁SS316不锈钢圆柱或所述捕集阱为一薄壁SS316不锈钢圆柱和一薄壁SS316不锈钢细柱，柱子里填充有相应的吸附剂；
或者，所述制冷片为TEC2-19003双层半导体制冷片，其尺寸为30mm*30mm；
或者，所述铜介质的尺寸为80mm*30mm，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的内径尺寸为2.5mm；所述盲孔的尺寸均为4mm；
或者，所述热块铝外壳、冷块铝外壳的尺寸均为93*21mm，所述铜介质和热块铝外壳采用耐高温的M4*12不锈钢螺丝进行连接，所述铜介质和冷块铝外壳采用导热性能较差的M4*8的四氟螺丝固定。
在本实施例中，所述二位五通阀的进气口经由Y型快接接头和PU气动高压管与一高压气源相连，提供气缸移动的动力。
在本实施例中，所述铜介质外表面紧密设置一纳米二氧化钛涂层(图中未示出)，以防止过低温(-23℃)导致的结冰现象。
在本实施例中，所述制冷片的冷端通过导热硅脂层粘贴在铜介质上，所述制冷片的热端通过导热硅脂层粘贴在散热器上。
在本实施例中，所述装置还包括隔热垫片8，所述塑料连接柱与高温模块、低温模块的连接处均设置有隔热垫片，最大程度减少窜热现象。较优地，所述隔热垫片为5mm*10mm*1mm的塑料垫片。
在本实施例中，所述装置还包括二次聚焦阱11，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的下方分别间隔平行设置上部二次聚焦阱放置半槽34、下部二次聚焦阱放置半槽37，相对设置的两个组合温度模块的两个上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽内均能够紧密卡合设置二次聚焦阱；
所述二次聚焦阱的水平两端也分别与笔形气缸相连接设置，所述笔形气缸通过Z形不锈钢卡环和矩形不锈钢模块也能够与二次聚焦阱相连接设置，所述矩形不锈钢模块能够卡合设置二次聚焦阱；所述二次聚焦阱填充设置有相应的吸附剂。
当本装置应用于C12-C24高碳有机物收集和热脱附单元时，一次捕集的富集量较小，无法满足后续检测仪器的检出限要求，所以需要在一次捕集阱富集后加一个二次聚焦阱，以提高对有机物的浓缩倍数，满足检测要求。若是对较高大气浓度的C2-C12低碳有机物采集，一次捕集即可满足要求，则所述装置不需要安装二次聚焦阱，只需要捕集阱即可。为避免管路中出现有机物活性位点影响有机物分析，所述捕集阱及二次聚焦阱均最好进行钝化处理，且捕集阱和二次聚焦阱填充相应的吸附剂。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述装置包括两个组合温度模块、捕集阱和气动驱动装置，所述捕集阱与两个组合温度模块活动可拆卸连接设置，两个组合温度模块沿纵向相对设置，每个组合温度模块沿竖直方向设置，所述两个组合温度模块能够对大气中C2-C24气相挥发/半挥发性有机物进行连续低温吸附收集和高温热脱附操作；所述气动驱动装置均与两个组合温度模块、捕集阱相连接设置，且该气动驱动装置能够带动两个组合温度模块沿纵向作相向或相反运动，当两个组合温度模块相向运动并接触设置时，能够紧密夹紧捕集阱，当两个组合温度模块相反运动并分离设置时，能够释放捕集阱，该气动驱动装置能够带动捕集阱沿纵竖直方向向上或向下运动。
2.根据权利要求1所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述组合温度模块包括相连接设置的高温模块和低温模块，所述高温模块包括热块铝外壳、铜介质、隔热棉、不锈钢螺丝、加热棒和温度传感器，所述热块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该热块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，该铜介质与热块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过不锈钢螺丝与热块铝外壳相连接设置；
开口侧的热块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的上部捕集阱放置半槽，该上部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；
所述热块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出两对盲孔，每对热块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该两对盲孔内分别能够紧密设置加热棒、温度传感器，该加热棒能够提供所需的高温温度，该温度传感器能够检测铜介质的温度；
所述低温模块包括冷块铝外壳、铜介质、隔热棉、塑料螺丝、制冷片和温度传感器，所述冷块铝外壳沿水平方向设置且呈纵向一侧面开口的中空状，该冷块铝外壳的中空内部间隔设置铜介质，开口端相对另一侧的铜介质上通过导热硅脂层与制冷片的冷端紧密设置，该制冷片外的冷块铝外壳呈中空状态，该制冷片的热端能够通过另一导热硅脂层与铜管散热器相连接设置；所述铜介质与冷块铝外壳之间紧密设置隔热棉，该铜介质通过塑料螺丝与冷块铝外壳相连接设置；
开口侧的冷块铝外壳、铜介质、隔热棉的中部位置处沿水平方向相连接设置一半圆柱形的下部捕集阱放置半槽，该下部捕集阱放置半槽上能够紧密卡合设置一半体积的捕集阱；
所述冷块铝外壳、铜介质的水平一侧间隔制出一对盲孔，冷块铝外壳、铜介质上的盲孔相对应设置，该盲孔内能够紧密设置温度传感器，该温度传感器能够检测铜介质的温度，所述制冷片能够提供所需的低温温度；
同一侧的高温模块和低温模块沿竖直方向平行间隔设置，且通过塑料连接柱相连接设置在一起；
相对设置的两个组合温度模块的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部捕集阱放置半槽、两个下部捕集阱放置半槽内均能够紧密卡合捕集阱。
3.根据权利要求2所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述捕集阱材料为薄壁SS316不锈钢，捕集阱内填充相应的吸附剂；
或者，所述制冷片为TEC2-19003双层半导体制冷片，其尺寸为30mm*30mm；
或者，所述铜介质的尺寸为80mm*30mm，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的内径尺寸为2.5mm；所述盲孔的尺寸均为4mm；
或者，所述热块铝外壳、冷块铝外壳的尺寸均为93*21mm，所述铜介质和热块铝外壳采用耐高温的M4*12不锈钢螺丝进行连接，所述铜介质和冷块铝外壳采用导热性能较差的M4*8的四氟螺丝固定。
4.根据权利要求2所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述铜介质外表面紧密设置一纳米二氧化钛涂层；
或者，所述制冷片的冷端通过导热硅脂层粘贴在铜介质上，所述制冷片的热端通过导热硅脂层粘贴在散热器上。
5.根据权利要求2所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述装置还包括隔热垫片，所述塑料连接柱与高温模块、低温模块的连接处均设置有隔热垫片。
6.根据权利要求2所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述气动驱动装置包括手指平台气缸、笔形气缸、多个二位五通阀、PU气动高压管和高压气源，所述手指平台气缸通过不锈钢螺丝与每个组合温度模块的底部相连接设置，该手指平台气缸的进气口与出气口分别与一个二位五通阀的工作口相连接设置，该二位五通阀的进气口与高压气源相连接设置，该二位五通阀的两个排气口与消音器相连接设置，该手指平台气缸能够通过二位五通阀、高压气源的驱动带动两个温度模块沿纵向作相向或相反运动，进而控制两个温度模块整体的张开与闭合，以实现后续高/低温温度模块共同张开与闭合的动作；
所述笔形气缸沿水平方向设置两个，所述捕集阱的水平两端分别与一笔形气缸相连接设置，该笔形气缸通过一Z形不锈钢卡环和一矩形不锈钢模块与捕集阱相连接设置，该矩形不锈钢模块可拆卸并能够抱紧捕集阱，该矩形不锈钢模块通过不锈钢螺丝与Z形不锈钢卡环相连接设置；所述Z形不锈钢卡环与笔形气缸通过六角不锈钢螺丝相连接设置，使得笔形气缸和捕集阱连接设置；
所述笔形气缸的进气口和出气口分别与另一个二位五通阀的第一工作口和第二工作口通过PU气动高压管相连接设置，二位五通阀的进气口与高压气源相连接设置，二位五通阀的两个排气口与消音器相连接设置；所述笔形气缸能够通过二位五通阀、高压气源的驱动带动捕集阱沿竖直方向来回运动。
7.根据权利要求6所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述矩形不锈钢模块包括两个矩形不锈钢分模块、不锈钢螺丝和螺孔，所述两个矩形不锈钢分模块沿水平方向平行设置，且沿竖直方向相对设置，该两个矩形不锈钢分模块相对侧的中部位置制出两个上、下相对设置的半圆孔，当两个矩形不锈钢分模块紧密贴合设置时，该两个上、下相对设置的半圆孔内能够紧密卡合设置捕集阱，且该两个矩形不锈钢分模块的水平外端沿水平方向对称设置有螺孔，该螺孔沿竖直方向设置，所述不锈钢螺丝能够螺纹啮合安装于螺孔内。
8.根据权利要求6所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述二位五通阀的进气口经由Y型快接接头和PU气动高压管与一高压气源相连，提供气缸移动的动力。
9.根据权利要求2至8任一项所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置，其特征在于：所述装置还包括二次聚焦阱，所述上部捕集阱放置半槽、下部捕集阱放置半槽的下方分别间隔平行设置上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽，相对设置的两个组合温度模块的两个上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽均能够分别相对贴合在一起，且能够贴合设置在一起的两个上部二次聚焦阱放置半槽、下部二次聚焦阱放置半槽内均能够紧密卡合设置二次聚焦阱；
所述二次聚焦阱的水平两端也分别与笔形气缸相连接设置，所述笔形气缸通过Z形不锈钢卡环和矩形不锈钢模块也能够与二次聚焦阱相连接设置，所述矩形不锈钢模块能够卡合设置二次聚焦阱；所述二次聚焦阱填充设置有相应的吸附剂。
10.如权利要求1至9任一项所述的大气气相挥发/半挥发性有机物在线富集装置在气相有机物的在线采样和/或浓缩方面中的应用。
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