CN113514651B - 气体取样装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了气体取样装置和方法，所述气体取样装置包括样品容器、多通阀和第一定量单元，所述第一定量单元的两端分别连通所述多通阀的端口；第二定量单元包括定量容器、滑动件和驱动模块，所述滑动件可滑动地设置在所述定量容器内，用于将所述定量容器隔离为第一部分和第二部分；所述驱动模块用于驱动所述滑动件在所述定量容器内正向和反向移动；所述第一部分具有进口和出口，所述进口和出口分别连通所述多通阀的端口，使得当多通阀切换后，所述样品容器通过所述多通阀连通所述进口；温度控制单元用于调整所述样品容器和第一部分的温度。本发明具有进样体积在大范围内可调等优点。

Description

气体取样装置和方法
技术领域
本发明涉及气体的取样，特别涉及气体取样装置和方法。
背景技术
顶空进样是一种水中挥发性有机物(VOCs)的样品前处理技术，一般有静态顶空、动态顶空和加压顶空几种用法。与另一种常见的前处理技术吹扫捕集进样相辅相成，吹扫捕集技术由于捕集阱的存在，灵敏度相对较高，顶空进样则直接采用固定体积的定量环直接进样，灵敏度较低。定量环常有如0.5mL、1mL、5mL等不同规格，在实际的分析应用中，若样品的浓度较低，顶空进样的响应值达不到分析要求时，需要进行定量环的手动更换，以期通过更换更大体积的定量环进行进样，增加灵敏度。
目前除了更换定量环，有部分厂家通过对同一样品进行十多次的顶空萃取，在数据处理时将每次的峰面积叠加，从而得到大体积进样的分析结果。另，也有厂家在后端的分析仪器的进样口处进行低温富集，从而通过多次萃取以期能达到富集，提高灵敏度，但该方法只能用于特定的进样口，独立的顶空进样器仍无法实现大体积进样功能。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种气体取样装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
气体取样装置，所述气体取样装置包括样品容器、多通阀和第一定量单元，所述第一定量单元的两端分别连通所述多通阀的端口；所述气体取样装置还包括：
第二定量单元，所述第二定量单元包括定量容器、滑动件和驱动模块，所述滑动件可滑动地设置在所述定量容器内，用于将所述定量容器隔离为第一部分和第二部分；所述驱动模块用于驱动所述滑动件在所述定量容器内正向和反向移动；所述第一部分具有进口和出口，所述进口和出口分别连通所述多通阀的端口，使得当多通阀切换后，所述样品容器通过所述多通阀连通所述进口；
温度控制单元，所述温度控制单元用于调整所述样品容器和第一部分的温度。
本发明的另一目的在于提供了气体取样方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
气体取样方法，所述气体取样方法为：
(A1)样品容器被加热，所述样品容器内液体中的挥发性气体逸出液面；
(A2)多通阀切换，所述样品容器内的挥发性气体穿过所述多通阀，之后进入检测器，获得挥发性气体中待测成分的含量；
(A3)根据所述含量选择进样模式，若含量超过阈值，选择第一进样模式，若含量不超过阈值，选择第二进样模式；
第一进样模式，多通阀切换，所述样品容器内的挥发性气体进入与多通阀连通的第一定量单元内，定量后的挥发性气体进入所述检测器，获得挥发性气体中待测成分的含量；
第二进样模式，多通阀切换，调整第二定量单元内的滑动件的位置，从而调整第一部分的体积，所述样品容器内的挥发性气体进入与多通阀连通的第二定量单元的第一部分内，所述第一部分的温度为-20度-0度；
多通阀切换，所述第一部分被加热，内部的挥发性气体通过所述多通阀进入检测器内，获得挥发性气体中待测成分的含量。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.实现了不同体积进样的灵活切换；
在第一定量单元小体积进样的基础上，再利用体积可变的第二定量单元，首次实现了顶空进样器上的大体积进样，无需通过手动更换定量环的形式进行高低浓度的样品分析；
2.可同时通入多种不同类型的气体进行分析；
3.工作性能好；
体积可变的第二定量单元不仅实现了定量体积的可变，还实现了气体的混合，如第二定量单元的体积反复变化。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的气体取样装置的结构示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1给出了本发明实施例的气体取样装置的结构示意图，如图1所示，所述气体取样装置包括：
样品容器21、多通阀11、第一定量单元31和检测器51，样品容器21和多通阀11是本领域的现有技术，所述第一定量单元31如定量环的两端分别连通所述多通阀11的端口；
第二定量单元，所述第二定量单元包括定量容器、滑动件43和驱动模块，所述滑动件43可滑动地设置在所述定量容器内，用于将所述定量容器隔离为第一部分41和第二部分42，第二部分42封闭或不封闭；所述驱动模块用于驱动所述滑动件42在所述定量容器内正向和反向移动；所述第一部分41具有进口和出口，所述进口和出口分别连通所述多通阀11的端口，使得当多通阀11切换后，所述样品容器通过所述多通阀11连通所述进口；
温度控制单元，所述温度控制单元用于调整所述样品容器和第一部分41的温度。
为了取出所述样品容器内的待测物或将所述样品容器内的待测物送入第一部分41，进一步地，所述气体取样装置还包括：
抽吸泵，所述抽吸泵连通所述多通阀的端口，当所述多通阀切换后，所述抽吸泵通过所述多通阀连通所述样品容器或第一部分的出口。
为了保存和取出待测物，进一步地，所述温度控制单元用于加热和制冷所述样品容器。
为了在小体积和大体积进样间灵活切换，进一步地，所述第一定量单元31和第二定量单元并联设置。
为了准确获得待测物的定量，进一步地，所述第二定量单元还包括：
体积计量模块，所述体积计量模块用于计量所述第一部分的体积。
为了调整第一部分的体积以实现定量或混合的目的，进一步地，所述第二定量单元还包括：
弹性件44，弹性件44设置在所述第二部分42内，用于阻碍所述滑动件43的移动，从而阻碍所述第一部分31的体积的变大。
为了取样待测物，进一步地，所述气体取样装置还包括：
气源，所述气源提供的正压气根据需要地进入所述样品容器内。
本发明实施例的气体取样方法，所述气体取样方法为：
(A1)样品容器被加热，所述样品容器内液体中的挥发性气体逸出液面；
(A2)多通阀切换，所述样品容器内的挥发性气体穿过所述多通阀，之后进入检测器，获得挥发性气体中待测成分的含量；
(A3)根据所述含量选择进样模式，若含量超过阈值，选择第一进样模式，若含量不超过阈值，选择第二进样模式；
第一进样模式，多通阀切换，所述样品容器内的挥发性气体进入与多通阀连通的第一定量单元内，定量后的挥发性气体进入所述检测器，获得挥发性气体中待测成分的含量；
第二进样模式，多通阀切换，调整第二定量单元内的滑动件的位置，从而调整第一部分的体积，所述样品容器内的挥发性气体进入与多通阀连通的第二定量单元的第一部分内，所述第一部分的温度为-20度-0度；
多通阀切换，所述第一部分被加热，内部的挥发性气体通过所述多通阀进入检测器内，获得挥发性气体中待测成分的含量。
为了实现气体间的混匀，进一步地，在所述第二进样模式中，实现多次进样，之后利用所述滑动件的正向和反向移动，实现了第一部分内挥发性气体的均匀化。
为了排出样品容器内的待测物，进一步地，所述样品容器内挥发性气体的排出方式为：
向所述样品容器内注入正压气体，所述正压气体混合所述挥发性气体排出样品容器；或者，
连接所述多通阀端口的抽吸泵工作，所述样品容器内挥发性气体排出；或者，
连接所述多通阀端口的抽吸泵工作，所述样品容器内液面之上为负压环境，关闭所述抽吸泵；
挥发性气体逸出液面，液面之上形成正压环境，挥发性气体自主地从所述样品容器排出。
实施例2：
根据本发明实施例1的气体取样装置及分析方法的应用例。
在该应用例中，如图1所示，样品容器21为封闭的容器，输出端连通多通阀11的端口，样品容器21和多通阀11之间设置第一电磁阀61；检测器51连通多通阀11的端口；抽吸泵连通所述多通阀11的端口，当所述多通阀11切换后，所述抽吸泵通过所述多通阀11连通第一部分31的出口；
第二定量单元中，定量容器为圆筒状结构，圆盘状的滑动件43设置爱所述定量容器内，将定量容器内隔离为第一部分41和第二部分42；弹性件44采用弹簧，所述弹簧设置第二部分42内，所述第二部分42与外界连通；所述第一部分41具有进口和出口，所述进口和出口分别连通所述多通阀11的端口，使得当多通阀11切换后，所述样品容器通过所述多通阀11连通所述进口，所述抽吸泵通过所述多通阀11连通所述出口；
第一定量单元31采用小体积的定量环，所述多通阀11的第一端口连通第二电磁阀62，如三通电磁阀，用于使第一端口选择性地连通第一定量单元31和第二定量单元，所述第一定量单元31和第一部分41的出口均连通多通阀11的第二端口，使得所述第一定量单元31和第二定量单元为并联关系；
体积定量模块采用测距仪，所述测距仪用于实时检测所述滑动件43和参考点间的距离，从而实时地获得第一部分41的体积；
驱动模块采用直线移动机构，用于自动地驱动所述滑动件43在所述定量容器内正向和反向移动，从而调整所述第一部分41的体积；
温度控制单元，所述温度控制单元采用加热和制冷模块，用于调整所述样品容器21和第一部分41的温度。
本发明实施例的气体取样方法，也即本实施例的气体取样装置的工作方法，所述气体取样方法为：
(A1)在取样之前，样品容器21被制冷，抑制所述样品容器21内液体内待测物的挥发；
在取样时，样品容器被温度控制单元加热，所述样品容器内液体中的挥发性气体逸出液面；
(A2)多通阀11切换，第一电磁阀61打开，所述样品容器21内的挥发性气体穿过所述多通阀11，之后进入检测器51，获得挥发性气体中待测成分的含量；
(A3)根据所述含量选择进样模式，若含量超过阈值，选择第一进样模式，若含量不超过阈值，选择第二进样模式；
第一进样模式，即小体积浓度较高模式，多通阀11和第二电磁阀62切换，第一电磁阀61打开，所述样品容器21内的挥发性气体进入与多通阀11连通的第一定量单元31内，定量后的挥发性气体进入所述检测器51，获得挥发性气体中待测成分的含量；
第二进样模式，即大体积浓度较低模式，多通阀11和第二电磁阀62切换，利用驱动模块自动调整第二定量单元内的滑动件43的位置，从而调整第一部分41的体积；抽吸泵工作，所述样品容器内的挥发性气体进入与多通阀11连通的第二定量单元的第一部分41内，所述第一部分41的温度为-20度-0度；
多通阀11切换，所述第一部分41被加热，内部的挥发性气体通过所述多通阀11进入检测器51内，获得挥发性气体中待测成分的含量。
实施例3：
根据本发明实施例1的气体取样装置及分析方法的应用例，与实施例2不同的是：
不再设置抽吸泵，样品容器的进口连通气源，气源提供的正压气根据需要地进入所述样品容器内；
在进样时，向所述样品容器内注入正压气体，所述正压气体混合挥发性气体排出样品容器；
实施例4：
根据本发明实施例1的气体取样装置及分析方法的应用例，与实施例2不同的是：
在进样时，连接多通阀端口的抽吸泵工作，所述样品容器内液面之上为负压环境，关闭所述抽吸泵；
挥发性气体逸出液面，液面之上形成正压环境，挥发性气体自主地从所述样品容器排出。

Claims (9)

1.根据气体取样装置的气体取样方法，所述气体取样装置包括样品容器、多通阀和第一定量单元，所述第一定量单元的两端分别连通所述多通阀的端口；所述气体取样装置还包括：
第二定量单元，所述第二定量单元包括定量容器、滑动件和驱动模块，所述滑动件可滑动地设置在所述定量容器内，用于将所述定量容器隔离为第一部分和第二部分；所述驱动模块用于驱动所述滑动件在所述定量容器内正向和反向移动；所述第一部分具有进口和出口，所述进口和出口分别连通所述多通阀的端口，使得当多通阀切换后，所述样品容器通过所述多通阀连通所述进口；
温度控制单元，所述温度控制单元用于调整所述样品容器和第一部分的温度；
所述气体取样方法为：
（A1）样品容器被加热，所述样品容器内液体中的挥发性气体逸出液面；
（A2）多通阀切换，所述样品容器内的挥发性气体穿过所述多通阀，之后进入检测器，获得挥发性气体中待测成分的含量；
（A3）根据所述含量选择进样模式，若含量超过阈值，选择第一进样模式，若含量不超过阈值，选择第二进样模式；
第一进样模式，多通阀切换，所述样品容器内的挥发性气体进入与多通阀连通的第一定量单元内，定量后的挥发性气体进入所述检测器，获得挥发性气体中待测成分的含量；
第二进样模式，多通阀切换，调整第二定量单元内的滑动件的位置，从而调整第一部分的体积，所述样品容器内的挥发性气体进入与多通阀连通的第二定量单元的第一部分内，所述第一部分的温度为-20度-0度；
多通阀切换，所述第一部分被加热，内部的挥发性气体通过所述多通阀进入检测器内，获得挥发性气体中待测成分的含量。
2.根据权利要求1所述的气体取样方法，其特征在于，在所述第二进样模式中，实现多次进样，之后利用所述滑动件的正向和反向移动，实现了第一部分内挥发性气体的均匀化。
3.根据权利要求2所述的气体取样方法，其特征在于，所述样品容器内挥发性气体的排出方式为：
向所述样品容器内注入正压气体，所述正压气体混合所述挥发性气体排出样品容器；或者，
连接所述多通阀端口的抽吸泵工作，所述样品容器内挥发性气体排出；或者，
连接所述多通阀端口的抽吸泵工作，所述样品容器内液面之上为负压环境，关闭所述抽吸泵；
挥发性气体逸出液面，液面之上形成正压环境，挥发性气体自主地从所述样品容器排出。
4.根据权利要求1所述的气体取样方法，其特征在于，所述气体取样装置还包括：
抽吸泵，所述抽吸泵连通所述多通阀的端口，当所述多通阀切换后，所述抽吸泵通过所述多通阀连通所述样品容器或第一部分的出口。
5.根据权利要求1所述的气体取样方法，其特征在于，所述温度控制单元用于加热和制冷所述样品容器。
6.根据权利要求1所述的气体取样方法，其特征在于，所述第一定量单元和第二定量单元并联设置。
7.根据权利要求1所述的气体取样方法，其特征在于，所述第二定量单元还包括：
体积计量模块，所述体积计量模块用于计量所述第一部分的体积。
8.根据权利要求7所述的气体取样方法，其特征在于，所述第二定量单元还包括：
弹性件，所述弹性件设置在所述第二部分内，用于阻碍所述滑动件的移动，从而阻碍所述第一部分的体积的变大。
9.根据权利要求1所述的气体取样方法，其特征在于，所述气体取样装置还包括：
气源，所述气源提供的正压气根据需要地进入所述样品容器内。
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