CN113720738A - 气溶胶质量浓度的优化标定方法 - Google Patents
气溶胶质量浓度的优化标定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113720738A CN113720738A CN202111029676.XA CN202111029676A CN113720738A CN 113720738 A CN113720738 A CN 113720738A CN 202111029676 A CN202111029676 A CN 202111029676A CN 113720738 A CN113720738 A CN 113720738A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aerosol
- mass concentration
- particle size
- calibration
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 41
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 36
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 16
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010936 aqueous wash Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 13
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
一种气溶胶质量浓度的优化标定方法，通过多级洗气装置将经过待校准粒径谱仪传感器的NaCl颗粒溶解于蒸馏水后，再通过分析水洗液中Na+浓度，精准获得取样气溶胶中NaCl颗粒总质量，根据取样流量、清洗液总体积和测试时间得到的取样气溶胶质量浓度作为校准标准值，并与粒径谱仪的测量值对比后，得到测量误差。本发明能够精准地获得取样气溶胶的质量浓度，适用于粒径谱仪等相关气溶胶测量仪器质量浓度的校准。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种气溶胶测量领域的技术，具体是一种气溶胶质量浓度的优化标定方法，可实现取样气溶胶质量浓度的测量精度低于2.1％。
背景技术
气溶胶质量浓度测量是气溶胶测量技术中关键待测量，已有的气溶胶质量浓度测量原理主要包括光散射法和滤膜收集称重法，标定基于这些原理开发的仪器或系统是确保其测量结果准确性的重要前提。对比现有的标定方法，简单的滤膜称重法中存在诸多不可控因素，如滤膜拆卸过程中颗粒损失、取样管线上的颗粒沉积和过滤收集的气溶胶颗粒吸湿增重等。在现实施的气溶胶粒径谱仪校准规范(JJF 1864-2020)中，颗粒质量浓度标定采用PM2.5质量浓度测量仪作为标准校准测量仪，混匀箱内气溶胶源分别被取样输送到标准校准测量仪和被校准测量仪，通过对比两者测量结果，得到被校准测量仪的测量误差。该标定方法中不仅采用的标准校准测量仪示值误差高达±10％，还存在一定不可评估误差，如校准测量仪取样口和被校准测量仪取样口的气溶胶浓度差异。
发明内容
本发明针对现有气溶胶质量浓度校准方法过于复杂，标准校准仪器精度低等不足，提出一种气溶胶质量浓度的优化标定方法，能够精准地获得取样气溶胶的质量浓度，适用于粒径谱仪等相关气溶胶测量仪器质量浓度的校准。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种气溶胶质量浓度的优化标定方法，通过多级洗气装置将经过待校准粒径谱仪传感器的NaCl颗粒溶解于蒸馏水后，再通过分析水洗液中Na+浓度，精准获得取样气溶胶中NaCl颗粒总质量，根据取样流量、清洗液总体积和测试时间得到的取样气溶胶质量浓度作为校准标准值，并与粒径谱仪的测量值对比后，得到测量误差。
所述的多级洗气装置包括：设置于待校准粒径谱仪传感器输出端的若干串联且内含蒸馏水的洗气瓶及其连接管；
所述的水洗液是指：多级洗气装置中的清洗液，采用容量瓶定容，测量精度±0.1％。
所述的校准标准值
其中：
和MNacl分别为Na+和NaCl的摩尔质量，Δt为取样时间，V为水洗液的体积，Q取为待校准粒径谱仪传感器的取样流量，CNa+为水洗液的Na+浓度。
所述的水洗液的Na+浓度，通过钠度计测量得到，其测量精度小于±1％。
所述的测量误差
其中：Cops为待校准粒径谱仪传感器的测量值，Cs为校准标准值。
技术效果
与现有技术(校准规范)相比，直接测量经过粒径谱仪传感器的气溶胶总质量，避免了校准规范中待校准仪器和标准仪器各自取样引入的误差，即两处取样无法做到完全相同，如取样口气溶胶差异和取样流量差异等。另一方面，通过洗气和清洗管线后分析Na+浓度的方式，获得的气溶胶质量浓度标准值精度要远高于标准仪器(PM2.5质量浓度测量仪，±10％)的测量精度。
附图说明
图1为气溶胶质量浓度校准系统示意图；
图2为洗气瓶水洗口结构示意图；
图中：空气压缩机1、过滤冷干机2、NaCl气溶胶发生器3、清洗水泵4、进气球阀5、混匀箱6、内置风扇7、取样球阀8、粒径谱仪传感器9、洗气瓶10、蒸馏水11、流量计12和针阀13。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的一种气溶胶质量浓度的优化校准装置，包括：依次相连的NaCl气溶胶发生端、混匀腔体和取样管线支路，其中：取样管线支路包括待校准的粒径谱仪传感器9和至少一级洗气瓶10，利用取样管线从混匀腔体内抽取NaCl气溶胶。
所述的NaCl气溶胶发生端包括：空气压缩机1、过滤冷干机2和NaCl气溶胶发生器3，其中：NaCl气溶胶发生器3的输出端与混匀腔体相连。
所述的过滤冷干机2过滤空气中粒径大于0.01μm的颗粒，并且干燥空气湿度小于5％。
所述的NaCl气溶胶发生器3产生的气溶胶中值粒径接近1.0μm。
本实施例中的混匀腔体采用带有风扇7的混匀箱6，通过风扇7使得腔体内气溶胶浓度均匀。
所述的混匀腔体上设有清洗水泵4。
所述的混匀箱6和粒径谱仪传感器9之间设有取样球阀8，该取样球阀8内经脱油脱脂处理且内通道镜面抛光。
所述的粒径谱仪传感器9工作压力小于1.0MPa，气溶胶颗粒的载体为不凝结气体。
如图2所示，所述的洗气瓶10内设有用于保留Na+的蒸馏水11，洗气瓶10内进气端呈球形，且球面上分布多个直径0.5mm的水洗口以增强洗气效果。
所述的流量计12的测量精度为1.0级。
本实施例基于上述装置的气溶胶浓度校准方法，包括以下步骤：
步骤一：关闭气溶胶发生器3并开启空气压缩机1向混匀箱6内通入洁净空气，直至混匀箱6内压力达到测试条件；打开气溶胶发生器3，向混匀箱6内注入一定量的NaCl气溶胶后，关闭进气球阀5。
步骤二：内置风扇7持续开启2min后，静置混匀腔体内气溶胶5min。打开取样球阀8，调节针阀13，直至流量计12测量值等于粒径谱仪传感器9的取样流量Q取。持续取样0.5小时后，关闭取样球阀8。
步骤三：通过最大允许误差MPE≤1.0％的钠度计取样液分析各级洗气瓶内Na+浓度并重复测量RSD≤1.0％，当最后一级洗气瓶中Na+浓度超过第一个洗气瓶Na+浓度的0.1％，增加一个串联洗气瓶个数并返回步骤一重新取样；浸泡并清洗粒径谱仪传感器与洗气瓶之间以及洗气瓶与洗气瓶之间的连接管；最后混合洗气瓶内洗气液和连接管清洗液(即水洗液)的Na+浓度CNa+和体积V，取样时间Δt以及取样流量Q取，获得取样气溶胶质量浓度的标准值
其中：
和MNacl分别为Na+和NaCl的摩尔质量，Δt为取样时间，单位为mg/L。
所述的洗气瓶的个数，优选以满足最后一级洗气瓶中Na+浓度小于第一个洗气瓶的0.1％。即保证获取气溶胶中的所有NaCl。
步骤四：根据钠离子浓度
水洗液体积V和取样流量Q取的测量误差，即钠度计≤1％、容量瓶0.1％和流量计1％，则量浓度标准值的合成标准不确定度为
计算待校准粒径谱仪传感器9的测量误差
其中：Cops为待校准粒径谱仪传感器的测量示值。
步骤五：重复校准过程6次(即步骤一至步骤四)，取平均值
作为待校准粒径谱仪的测量误差。
经过具体实际实验，在压力0.1～1.0MPa的常温气溶胶环境下，打开标定取样管线，并使待测粒径谱仪处于测量条件，能够得到的实验数据是：钠离子浓度
水洗液体积V、取样持续时长Δt、待校准粒径谱仪的质量浓度测量值Cops和取样流量Q取。
该方法可适用于可气溶胶在线测量仪器的校准，校准温度为室温，气溶胶颗粒可溶于水。获得的数据有：待校准传感器的气溶胶浓度、取样流量、水洗液体积以及清洗液Na+浓度。根据步骤三和步骤四中公式，可获得校准过程中高精度的气溶胶质量浓度标准值，也获得待校准传感器的气溶胶质量浓度测量误差。
与现有技术相比，本方法能够完全收集一段时间内经过待校准传感器的气溶胶颗粒，并通过离子浓度分析手段获得气溶胶颗粒的总质量，为相关气溶胶测量仪器的质量浓度校准提供高精度的标准值。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (6)
1.一种气溶胶质量浓度的优化标定方法，其特征在于，通过多级洗气装置将经过待校准粒径谱仪传感器的NaCl颗粒溶解于蒸馏水后，再通过分析水洗液中Na+浓度，精准获得取样气溶胶中NaCl颗粒总质量，根据取样流量、清洗液总体积和测试时间得到的取样气溶胶质量浓度作为校准标准值，并与粒径谱仪的测量值对比后，得到测量误差。
2.根据权利要求1所述的气溶胶质量浓度的优化标定方法，其特征是，所述的多级洗气装置包括：设置于待校准粒径谱仪传感器输出端的若干串联且内含蒸馏水的洗气瓶及其连接管。
3.根据权利要求1所述的气溶胶质量浓度的优化标定方法，其特征是，所述的水洗液是指：多级洗气装置中的清洗液，采用容量瓶定容，测量精度±0.1％。
4.根据权利要求1所述的气溶胶质量浓度的优化标定方法，其特征是，所述的校准标准值
其中：
和MNacl分别为Na+和NaCl的摩尔质量，Δt为取样时间，V为水洗液的体积，Q取为待校准粒径谱仪传感器的取样流量，CNa+为水洗液的Na+浓度。
5.根据权利要求1所述的气溶胶质量浓度的优化标定方法，其特征是，所述的水洗液的Na+浓度，通过钠度计测量得到，其测量精度小于±1％。
6.根据权利要求1所述的气溶胶质量浓度的优化标定方法，其特征是，所述的测量误差
其中：Cops为待校准粒径谱仪传感器的测量值，Cs为校准标准值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111029676.XA CN113720738A (zh) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | 气溶胶质量浓度的优化标定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111029676.XA CN113720738A (zh) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | 气溶胶质量浓度的优化标定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113720738A true CN113720738A (zh) | 2021-11-30 |
Family
ID=78681361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111029676.XA Pending CN113720738A (zh) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | 气溶胶质量浓度的优化标定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113720738A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117074332A (zh) * | 2022-05-10 | 2023-11-17 | 天津师范大学 | 一种生物气溶胶粒子的监测方法 |
| CN117074332B (zh) * | 2022-05-10 | 2024-06-11 | 天津师范大学 | 一种生物气溶胶粒子的监测方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103245545A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-14 | 上海交通大学 | 湿烟气中h2so4酸雾在线监测的前处理及分析装置和方法 |
| CN103760079A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-04-30 | 中国建筑科学研究院 | 粉尘测试仪校准方法及系统 |
| CN104777006A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-15 | 中国建筑科学研究院 | 测试粉尘发生装置以及用于评价净化效果的装置与方法 |
| CN204536254U (zh) * | 2015-02-04 | 2015-08-05 | 深圳德士特智慧科技有限公司 | 一种多路甲醛采集智能校准系统 |
| CN105572005A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-11 | 浙江省计量科学研究院 | 一种基于光散射法的pm2.5监测仪校准方法及装置 |
| CN106769724A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 清华大学 | 一种颗粒物传感器校准系统 |
| CN107655800A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-02 | 上海迪勤智能科技有限公司 | 一种pm2.5在线监测系统及其校核标定方法 |
| CN109239282A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-18 | 中国计量大学 | 煤矿井粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟及控制装置和方法 |
| CN109855925A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-07 | 上海交通大学 | 带标定功能的高温高压高蒸汽浓度气溶胶在线测量装置 |
| CN111693409A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-22 | 北京蛙鸣华清环保科技有限公司 | 一种气体及生物气溶胶校准系统及方法 |
-
2021
- 2021-09-03 CN CN202111029676.XA patent/CN113720738A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103245545A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-14 | 上海交通大学 | 湿烟气中h2so4酸雾在线监测的前处理及分析装置和方法 |
| CN103760079A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-04-30 | 中国建筑科学研究院 | 粉尘测试仪校准方法及系统 |
| CN204536254U (zh) * | 2015-02-04 | 2015-08-05 | 深圳德士特智慧科技有限公司 | 一种多路甲醛采集智能校准系统 |
| CN104777006A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-15 | 中国建筑科学研究院 | 测试粉尘发生装置以及用于评价净化效果的装置与方法 |
| CN105572005A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-11 | 浙江省计量科学研究院 | 一种基于光散射法的pm2.5监测仪校准方法及装置 |
| CN106769724A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 清华大学 | 一种颗粒物传感器校准系统 |
| CN107655800A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-02 | 上海迪勤智能科技有限公司 | 一种pm2.5在线监测系统及其校核标定方法 |
| CN109239282A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-18 | 中国计量大学 | 煤矿井粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟及控制装置和方法 |
| CN109855925A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-07 | 上海交通大学 | 带标定功能的高温高压高蒸汽浓度气溶胶在线测量装置 |
| CN111693409A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-22 | 北京蛙鸣华清环保科技有限公司 | 一种气体及生物气溶胶校准系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| C. ROTH等: "《DEPOSITION AND CLEARANCE OF FINE PARTICLES IN THE HUMAN RESPIRATORY TRACT》", 《ANN. OCCUP. HYG.》 * |
| 蔡其勇: "《基础化学实验》", 31 August 2006, 西南交通大学出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117074332A (zh) * | 2022-05-10 | 2023-11-17 | 天津师范大学 | 一种生物气溶胶粒子的监测方法 |
| CN117074332B (zh) * | 2022-05-10 | 2024-06-11 | 天津师范大学 | 一种生物气溶胶粒子的监测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104407161B (zh) | 烟气在线监测系统及监测方法 | |
| CN107192648B (zh) | Pm2.5切割器d50不确定度的测定方法及系统 | |
| CN103091134B (zh) | 固定源颗粒物及挥发性有机物稀释采样系统及采样方法 | |
| CN109765084B (zh) | 一种烟气分级采样系统及其采样方法 | |
| WO2018209714A1 (zh) | 一种天然气过滤分离设备的滤芯性能测定方法 | |
| CN106990064B (zh) | 一种工业烟气中二氧化碳浓度检测系统及检测方法 | |
| CN105588777A (zh) | 同时测试固定源排放的pm2.5和可凝结颗粒物的装置及方法 | |
| CN111693409B (zh) | 一种气体及生物气溶胶校准系统及方法 | |
| CN105842180A (zh) | 一种测定土壤呼吸及碳同位素的装置和方法 | |
| CN207007705U (zh) | 一种用于船舶尾气脱硫装置的烟气检测装置 | |
| CN107179289B (zh) | 基于红外光谱法测定工业烟气中二氧化碳浓度的不确定度分析方法 | |
| CN1330958C (zh) | 固定源排放气体的颗粒物采集监测装置 | |
| CN105806755B (zh) | 一种烟气检测设备 | |
| CN108414299A (zh) | 一种固定污染源废气采样装置和采样方法 | |
| CN201749074U (zh) | 可实现卷烟烟气气溶胶实时测量的装置 | |
| CN114486404A (zh) | 直接测定固定污染源废气颗粒物的等速采样方法 | |
| CN107532978A (zh) | 检测污染位置的装置和方法，以及计算机可读记录介质 | |
| CN113720738A (zh) | 气溶胶质量浓度的优化标定方法 | |
| CN101308088A (zh) | 一种测量化肥挥发性气体的系统和方法 | |
| CN218382650U (zh) | 一种直读烟尘烟气测试仪 | |
| CN110687062A (zh) | 一种烟气中三氧化硫含量的检测系统及检测方法 | |
| CN216747021U (zh) | 固定污染源废气颗粒物直接测定所用的等速采样系统 | |
| CN110687091A (zh) | 一种便携式常规天然气热值测量设备及其测量方法 | |
| CN108303280A (zh) | 一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统及实验方法 | |
| CN106596156A (zh) | 一种除尘器性能试验误差测评方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211130 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |