CN112924248A - 一种颗粒物的采集设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颗粒物的采集设备及方法，设备包括：冷凝装置，其顶端开设有进气口，所述进气口处设置有密闭瓶塞，其内部有冷凝室，其底部设置有可开合隔板，所述可开合隔板上方设置有液面传感器，所述冷凝室连接有抽气泵一，两者间设有压强传感器，制冷装置，和所述冷凝室连通，滑坡，其顶端和冷凝装置连接，其底端和蒸发装置连接，隔热板可上下移动，设置在所述蒸发装置的左侧，所述蒸发装置顶部设置有过滤膜组件，所述蒸发装置底部设置有收集板和加热装置，所述蒸发装置的上方设置有抽气装置。该一种颗粒物的采集设备及方法，可以高效收集空气中的颗粒物，可实现对高温烟囱废气中以及寒冷环境雾气中的颗粒物的采集，收集效率高。

Description

一种颗粒物的采集设备及方法

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种颗粒物的采集设备及方法。

背景技术

高温状态下的烟气，低温状态下的雾气、雾霾是大气中水与颗粒物混合存在的一种特殊的存在形态,构成独特的微观生态系统。将烟气、雾气、雾霾冷凝成液滴，经过一些列操作蒸发留下颗粒物并加以收集,进而分析当中颗粒物的组成和性质,对于气溶胶内部生化反应规律的揭示具有重要意义。

现有的传统空气中颗粒物的收集方法可归纳为直接收集法和富集收集法两类，直接收集法包括：注射器收集、塑料袋收集、采气管收集、真空瓶收集等，富集收集法包括溶液吸收法、填充柱阻留法、滤料阻留法等，直接收集法耗时短，但收集到的颗粒物较少，富集收集法收集到的颗粒物数量多，但时间比较长，有着较大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒物的采集设备及方法，本采集设备可以高效收集空气中的颗粒物,可对烟气、雾气、雾霾多种气溶胶中的颗粒物进行快速高效的收集。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种颗粒物的采集设备及方法，设备包括：冷凝装置，其顶端开设有进气口，所述进气口处设置有密闭瓶塞，其内部有冷凝室，其底部设置有可开合隔板，所述可开合隔板上方设置有液面传感器，所述冷凝室通过管道一连接有抽气泵一，所述抽气泵一和所述冷凝室间所述管道一内还设置有压强传感器，制冷装置，和所述冷凝室通过管道连通，滑坡，其顶端和冷凝装置连接，其底端连接有蒸发装置，所述滑坡用于将经过冷凝装置冷凝后的液体收集后，滑入蒸发装置，隔热板，设置在所述蒸发装置的左侧，所述隔热板可上下移动，冷凝后的液体滑入所述蒸发装置时，所述隔热板处于提起状态，冷凝后的液体滑入所述蒸发装置后，所述隔热板处于放下状态，所述蒸发装置顶部设置有过滤膜组件，所述蒸发装置底部设置有收集板和加热装置，所述蒸发装置的上方设置有抽气装置，所述抽气装置包括：抽气口，管道二和抽气泵二，所述抽气泵二和所述抽气口通过管道二连接，所述抽气泵二和所述抽气口间所述管道二内还设置有湿度传感器。

优选的，所述制冷装置为制冷压缩机，所述冷凝室的内腔还交错分布有斜插式冷凝结构，所述斜插式冷凝结构内部填充有冷凝剂，所述斜插式冷凝结构和所述制冷装置连通。

优选的，所述可开合隔板中间部分可打开，开合处带有密封胶套，所述滑坡的倾角为30°。

优选的，所述隔热板可上下移动，所述隔热板上端设置有把手。

优选的，所述收集装置为收集板，所述加热装置为电加热器，所述收集板和所述电加热器间还设置有导热板，所述导热板和所述收集板间铺设有细沙。

优选的，所述蒸发装置的侧壁设有抽取所述收集板的开口，所述收集板上设置有把手，所述把手用于便捷地抽取收集板。

优选的，所述过滤膜组件为一玻璃框架，所述玻璃框架上覆盖固定有过滤膜。

另一方面，基于上述一种颗粒物的采集设备的采集方法包括以下步骤：

启动制冷压缩机，使冷凝剂保持在-5—0摄氏度的温度范围内，打开进气口处的密封瓶塞，启动抽气泵一，使气体从进气口连续进入冷凝室中，并自上而下流经冷凝室中的斜插式冷凝结构，经过降温后，水滴冷凝析出汇集在可开合隔板处；

汇集到一定量时，所述可开合隔板上方的液面传感器发出短暂警报，用密封瓶塞堵住进气口，抽气泵一继续工作，待冷凝室抽为真空状态，压强传感器发出警报，同时压强传感器停止工作，可开合隔板打开；

冷凝后得到的液体沿滑坡进入蒸发装置，放下隔热板，开启电加热器，打开抽气泵二，蒸发得到的水蒸气经由抽气装置排出，待蒸发得到的水蒸气全部排除时，管道二内湿度传感器发出警报，电加热器与抽气泵二停止工作，颗粒物留在收集板上侧以及过滤膜组件下侧，之后对收集板上侧以及过滤膜组件下侧的颗粒物进行采集。

本发明的有益效果为：

该颗粒物的采集设备及方法，采用斜插式冷凝结构，使得冷凝得到的小液滴不会附着在冷凝管表面，提高了冷凝的收集率；

所述可开合隔板上方设置有液面传感器，收集的液体达到一定高度时，液面传感器会短暂报警，提示使用者进行下一步操作；

所述管道一中有压强传感器，待冷凝室中被抽至近似真空状态时，压强传感器会发出警报，以保证排除冷凝室中的其它气体仅保留收集到的液体；

所述滑坡倾斜角度为30°保证了液体沿滑坡流下的速度不会过快，避免大量液体冲到蒸发装置的内壁，造成液体的飞溅；

所述过滤膜固定在玻璃框架上，便于对过滤膜进行拆卸和更换，过滤膜采用过滤膜，使得颗粒物留在过滤膜的内侧，或掉落至收集板上；

所述管道二内有湿度传感器，监测管道二内湿度情况，保证将蒸发得到的水蒸气抽出，使得到的颗粒物足够干燥；

所述电加热器供热，导热板向上传导热量，导热板采用铜为材料，导热性能好，相对于其他导热性能相似的材料，价格更低，经济实惠；

所述导热板与收集板间铺设有细沙，使电加热器加热效果更加均匀；

所述收集板上设置有把手，保证操作人员在操作时不会被烫到，且所述把手高于收集板，保证抽出收集板时，收集板上收集到的颗粒物不会剐蹭到蒸发装置的侧壁，避免了资源浪费，提高了收集效率。

附图说明

图1为本发明的新型颗粒物采集设备的结构示意图；

图2为本发明的过滤膜组件结构示意图；

图3为本发明的电加热器结构示意图；

其中，1、进气口，2、冷凝室，3、制冷压缩机，4、管道一，5、可开合隔板，6、滑坡，7、蒸发装置，8、过滤膜组件，9、管道二，10、冷凝剂，11、斜插式冷凝结构，12、抽气泵一，13、液面传感器，14、密闭瓶塞，15、压强传感器，16、隔热板，17、电加热器，18、收集板，19、抽气口，20、抽气泵二，21、湿度传感器，22、过滤膜，23、玻璃框架 ，24、细沙，25、导热板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

除非单独定义指出的方向外，本文涉及的上、下、左、右、前、后、内和外等方向均是以本发明所示的图中的上、下、左、右、前、后、内和外等方向为准，在此一并说明。

本发明提供了如图1所示的一种颗粒物的采集设备及方法，设备包括：冷凝装置，其顶端开设有进气口1，所述进气口1处设置有密闭瓶塞14，其内部有冷凝室2，其底部设置有可开合隔板5，所述可开合隔板5上方设置有液面传感器13，所述冷凝室2通过管道一4连接有抽气泵一12，所述抽气泵一12和所述冷凝室2间所述管道一4内还设置有压强传感器15，制冷装置，和所述冷凝室2通过管道连通，滑坡6，其顶端和冷凝装置连接，其底端连接有蒸发装置，所述滑坡6用于将经过冷凝装置冷凝后的液体收集后，滑入蒸发装置，隔热板16，设置在所述蒸发装置的左侧，所述隔热板16可上下移动，冷凝后的液体滑入所述蒸发装置时，所述隔热板16处于提起状态，冷凝后的液体滑入所述蒸发装置后，所述隔热板16处于放下状态，所述蒸发装置顶部设置有过滤膜组件8，所述蒸发装置底部设置有收集板18和加热装置，所述蒸发装置的上方设置有抽气装置，所述抽气装置包括：抽气口19，管道二9和抽气泵二20，所述抽气泵二20和所述抽气口19通过管道二9连接，所述抽气泵二20和所述抽气口19间所述管道二9内还设置有湿度传感器21。

具体的，所述制冷装置为制冷压缩机3，所述冷凝室2的内腔还交错分布有斜插式冷凝结构11，所述斜插式冷凝结构11内部填充有冷凝剂10，所述斜插式冷凝结构11和所述制冷装置连通。

具体的，所述可开合隔板5中间部分可打开，开合处带有密封胶套，所述滑坡6的倾角为30°。

具体的，所述隔热板16可上下移动，所述隔热板16上端设置有把手。

具体的，所述收集装置为收集板18，所述加热装置为电加热器17，所述收集板18和所述电加热器17间还设置有导热板25，所述导热板25和所述收集板18间铺设有细沙24。

具体的，所述蒸发装置的侧壁设有抽取所述收集板18的开口，所述收集板18上设置有把手，所述把手用于便捷地抽取收集板18。

具体的，所述过滤膜组件8为一玻璃框架23，所述玻璃框架23上覆盖固定有过滤膜22。

另一方面，基于上述一种颗粒物的采集设备的采集方法包括以下步骤：具体的，气体从进气口1连续进入冷凝室2中，由于管道一4末端连有抽气泵一12，在抽气泵一12的作用下，气体从冷凝室2顶部连续不断地流经斜插式冷凝结构11，冷凝剂10在制冷压缩机3的作用下使温度保持在-5—0摄氏度范围内填充于冷凝室2内腔与外壁的空隙以及斜插式冷凝结构11中循环使用，斜插式冷凝结构11均采用纳米玻璃材料构成，除最下方一根冷凝管外，其余冷凝管均向下倾斜角度为15°，在增大冷凝接触面积的同时，保证冷凝得到的小液滴能够顺利流下，并使水流速度不会过快。最下方的斜插式冷凝管长度为其他冷凝管的一半，向下倾斜的角度为45°，避免冷凝得到的液体在抽气泵一12的作用下吸入管道一4，保证冷凝得到的液体能够收集在可开合隔板5上。

可开合隔板5上方设置有液面传感器13。收集的液体达到一定高度时，液面传感器13会短暂报警，提示使用者盖上进气口1处的密闭瓶塞14，对冷凝室2进行密封。待冷凝室2中被抽至近似真空状态时，压强传感器15会发出警报，同时抽气泵一12与制冷压缩机3停止工作，可开合隔板5打开，可开合隔板5也采用纳米材料制成，保证了液体沿滑坡6流入至蒸发装置7，并且液体不会附着在可开合隔板5上，提高利用效率。

冷凝后得到的液体沿滑坡6进入蒸发装置7后，放下隔热板16，隔绝蒸发装置7的热量以防其干扰冷凝室2内的工作，开启电加热器17，液体在电加热器17和抽气泵二20的作用下，快速的被抽出蒸发装置7，待蒸发得到的水蒸气全部排除时，管道二9中的湿度传感器21发出警报，同时电加热器17与抽气泵二20停止工作，颗粒物在收集板18上侧以及过滤膜22下侧收集。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种颗粒物的采集设备，其特征在于，包括：

冷凝装置，其顶端开设有进气口，所述进气口处设置有密闭瓶塞，其内部有冷凝室，其底部设置有可开合隔板，所述可开合隔板上方设置有液面传感器；

所述冷凝室通过管道一连接有抽气泵一，所述抽气泵一和所述冷凝室间所述管道一内还设置有压强传感器；

制冷装置，和所述冷凝室通过管道连通；

滑坡，其顶端和冷凝装置连接，其底端连接有蒸发装置，所述滑坡用于将经过冷凝装置冷凝后的液体收集后，滑入蒸发装置；

隔热板，设置在所述蒸发装置的左侧，所述隔热板可上下移动，冷凝后的液体滑入所述蒸发装置时，所述隔热板处于提起状态，冷凝后的液体滑入所述蒸发装置后，所述隔热板处于放下状态；

所述蒸发装置顶部设置有过滤膜组件，所述蒸发装置底部设置有收集装置和加热装置，所述蒸发装置的上方设置有抽气装置；

所述抽气装置包括：抽气口，管道二和抽气泵二，所述抽气泵二和所述抽气口通过管道二连接，所述抽气泵二和所述抽气口间所述管道二内还设置有湿度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒物的采集设备，其特征在于：所述制冷装置为制冷压缩机，所述冷凝室的内腔还交错分布有斜插式冷凝结构，所述斜插式冷凝结构内部填充有冷凝剂，所述斜插式冷凝结构和所述制冷装置连通。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒物的采集设备，其特征在于：所述可开合隔板中间部分可打开，开合处带有密封胶套，所述滑坡的倾角为30°。

4.根据权利要求1所述的一种颗粒物的采集设备，其特征在于：所述隔热板可上下移动，所述隔热板的上端设置有把手。

5.根据权利要求1所述的一种颗粒物的采集设备，其特征在于：所述收集装置为收集板，所述加热装置为电加热器，所述收集板和所述电加热器间还设置有导热板，所述导热板和所述收集板间铺设有细沙。

6.根据权利要求1所述的一种颗粒物的采集设备，其特征在于：所述蒸发装置的侧壁设有抽取所述收集板的开口，所述收集板上设置有把手，所述把手用于便捷地抽取收集板。

7.根据权利要求1所述的一种颗粒物的采集设备，其特征在于：所述过滤膜组件为一玻璃框架，所述玻璃框架上覆盖固定有过滤膜。

8.一种基于权利要求1~7中任一所述的一种颗粒物的采集设备的方法，包括以下步骤：

启动制冷压缩机，使冷凝剂保持在-5—0摄氏度的温度范围内，打开进气口处的密封瓶塞，启动抽气泵一，使气体从进气口连续进入冷凝室中，并自上而下流经冷凝室中的斜插式冷凝结构，经过降温后，水滴冷凝析出汇集在可开合隔板处；

汇集到一定量时，所述可开合隔板上方的液面传感器发出短暂警报，用密封瓶塞堵住进气口，抽气泵一继续工作，待冷凝室抽为真空状态，压强传感器发出警报，同时压强传感器停止工作，可开合隔板打开；

冷凝后得到的液体沿滑坡进入蒸发装置，放下隔热板，开启电加热器，打开抽气泵二，蒸发得到的水蒸气经由抽气装置排出，待蒸发得到的水蒸气全部排除时，管道二内湿度传感器发出警报，电加热器与抽气泵二停止工作，颗粒物留在收集板上侧以及过滤膜组件下侧，之后对收集板上侧以及过滤膜组件下侧的颗粒物进行采集。

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