CN114324696A - 基于富集技术的分析装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于富集技术的分析装置和方法，所述基于富集技术的分析装置包括富集管和分析单元；还包括：腔体内设置隔离件，所述隔离件将所述腔体内部隔离为第一部分和第二部分；驱动单元用于驱动所述隔离件在腔体内移动；第一多通阀的端口分别连通所述第一部分和第二部分；第二多通阀的端口分别连通所述第一多通阀的端口、分析单元和富集管。本发明具有无需除水单元、富集管无需深冷等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气态样品分析，特别涉及基于富集技术的分析装置和方法。
背景技术
预浓缩仪一般采用低温冷冻除水，加低温富集管捕集VOCs的技术路线。为了增强捕集效果，尤其是捕集低沸点物质如乙烷、乙烯等物质，需要低温条件，制冷一般采用半导体电子制冷机、压缩机制冷机或者斯特林制冷机。而低温捕集的吸附管容易结冰，因此在捕集之前，需要先除水。在捕集极性VOCs，nafion管会导致VOCs损失，除水也是需要这些制冷单元。除水和富集为两个模块，功能上互不影响。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于富集技术的分析装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
基于富集技术的分析装置，所述基于富集技术的分析装置包括富集管和分析单元；所述基于富集技术的分析装置还包括：
腔体和驱动单元，所述腔体内设置隔离件，所述隔离件将所述腔体内部隔离为第一部分和第二部分；所述驱动单元用于驱动所述隔离件在腔体内移动；
第一多通阀，所述第一多通阀的端口分别连通所述第一部分和第二部分；
第二多通阀，所述多通阀的端口分别连通所述第一多通阀的端口、分析单元和富集管。
本发明的目的还在于提供了基于富集技术的分析方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
基于富集技术的分析方法，所述基于富集技术的分析方法为：
第一多通阀和第二多通阀切换，驱动单元驱动腔体内的隔离件正向移动，腔体内第一部分体积变小，第二部分体积变大；待测样气穿过第一多通阀的端口进入所述第二部分，第一部分内的气体通过第一多通阀和第二多通阀，穿过富集管和第二多通阀的端口后排出；
所述第一多通阀切换，所述驱动单元驱动所述隔离件反向移动，第二部分内的样气被压缩，并通过第一多通阀、第二多通阀和所述富集管，样气中的成分在所述富集管内富集，所述第二部分内出现冷凝水；
所述第一多通阀切换，腔体内的气体加热，第二部分内的冷凝水汽化，驱动单元驱动所述隔离件在所述腔体内反向移动，第二部分内的气体穿过通过所述第一多通阀后排出；第一气体依次穿过所述富集管、第二多通阀和第一多通阀，进入所述第一部分内。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
利用气体压缩，实现了样气中气态水冷凝，省去了专门的冷凝除水单元，降低了结构复杂度和成本；
同时，增大压力的样气提高了富集效率，使得富集管无需超低温也能达到超低温的富集效率，降低了对富集管制冷机的要求，降低了成本。
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基于富集技术的分析方法的流程示意图。
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：
本发明实施例的基于富集技术的分析装置，所述基于富集技术的分析装置包括：
富集管，如冷阱，分析单元，如色谱柱和检测器的组合；这些部件都是本领域的现有技术；
腔体和驱动单元，所述腔体内设置隔离件，所述隔离件将所述腔体内部隔离为第一部分和第二部分；所述驱动单元用于驱动所述隔离件在腔体内移动，隔离件与腔体的内壁间保持密封；
第一多通阀，所述第一多通阀的端口分别连通所述第一部分和第二部分；
第二多通阀，所述多通阀的端口分别连通所述第一多通阀的端口、分析单元和富集管。
为了快速可靠地移动隔离件，进一步地，所述驱动单元包括：
电机，所述电机驱动电磁线圈沿着所述腔体的轴向正向和反向移动；
电磁线圈，所述电磁线圈绕所述腔体设置；
所述隔离件采用铁磁性材料。
为了使气体选择性地进入第二多通阀，进一步地，所述基于富集技术的分析装置还包括：
三通阀，所述三通阀的出口连通所述第二多通阀的端口，二个进口分别连接流量控制模块。
为了将腔体内的液态水气化，进一步地，所述基于富集技术的分析装置还包括：
加热单元，所述加热单元用于加热所述腔体。
本发明实施例的基于富集技术的分析方法，如图1所示，所述基于富集技术的分析方法为：
第一多通阀和第二多通阀切换，驱动单元驱动腔体内的隔离件正向移动，腔体内第一部分体积变小，第二部分体积变大；待测样气穿过第一多通阀的端口进入所述第二部分，第一部分内的气体通过第一多通阀和第二多通阀，穿过富集管和第二多通阀的端口后排出；
所述第一多通阀切换，所述驱动单元驱动所述隔离件反向移动，第二部分内的样气被压缩，并通过第一多通阀、第二多通阀和所述富集管，样气中的成分在所述富集管内富集，所述第二部分内出现冷凝水；
所述第一多通阀切换，腔体内的气体加热，第二部分内的冷凝水汽化，驱动单元驱动所述隔离件在所述腔体内反向移动，第二部分内的气体穿过通过所述第一多通阀后排出；第一气体依次穿过所述富集管、第二多通阀和第一多通阀，携带管路中的冷凝水进入所述第一部分内。
为了进一步排出(由第二多通阀、富集管内及管路中的液态水进入)第一部分内液态水，进一步地，所述第一多通阀切换，腔体内的气体加热，第一部分内的冷凝水汽化，驱动单元驱动所述隔离件在所述腔体内正向移动，第一部分内的气体穿过通过所述第一多通阀后排出；第二气体依次穿过所述富集管、第二多通阀和第一多通阀，进入所述第二部分内。
为了快速可靠地移动隔离件，进一步地，所述隔离件的移动方式为：
电机驱动电磁线圈沿着所述腔体的轴向正向和反向移动，所述电磁线圈绕所述腔体设置；
移动的电磁线圈拖动所述隔离件移动。
实施例2：
根据本发明实施例1的基于富集技术的分析装置和方法的应用例。
在该应用例中，第一多通阀采用四通阀，具有四个端口：第一端口连通腔体的第一部分(隔离件的左侧部分)，第二端口连通第二多通阀的端口，第三端口连通腔体的第二部分(隔离件右侧部分)，第四端口连通样气；
腔体为筒状结构，隔离件采用铁磁性膜片，与腔体的内壁间保持密封；电磁线圈环绕所述腔体，底端设置在直线导轨上，电机驱动电磁线圈在直线导轨上正向和反向移动；
第二多通阀采用六通阀，端口分别连通富集管(冷阱)、分析单元和三通阀，分析单元包括色谱柱和检测器，三通阀的二个进口分别连通质量流量控制器。
本发明实施例的基于富集技术的分析方法，也即本实施例的分析装置的工作方法，如图1所示，所述基于富集技术的分析方法为：
第一多通阀和第二多通阀切换，驱动单元驱动腔体内的隔离件正向移动，腔体内第一部分体积变小，第二部分体积变大(由于隔离件的移动，使得第一部分和第二部分的体积变化)；待测样气穿过第一多通阀的第四端口、第三端口进入所述第二部分，第一部分内的气体通过第一多通阀(依次通过第一端口和第二端口)和第二多通阀，穿过富集管、第二多通阀的端口、三通阀和第一质量流量控制器后排出，带出管路中上次分析的残留物；
所述第一多通阀切换，所述驱动单元驱动所述隔离件反向移动，第二部分内的样气被压缩，并通过第一多通阀(依次通过第三端口和第二端口)、第二多通阀和所述富集管，样气中的成分在所述富集管内富集，所述第二部分内出现冷凝水；外界气体通过第一多通阀的第四端口和第一端口进入第一部分内；
所述第一多通阀切换，加热腔体内的气体，第二部分内的冷凝水汽化，驱动单元驱动所述隔离件在所述腔体内反向移动，第二部分内的气体穿过通过所述第一多通阀(依次通过第三端口和第四端口)后排出；第一气体依次穿过所述富集管、第二多通阀和第一多通阀，携带管路中的冷凝水进入所述第一部分内；
所述第一多通阀切换，腔体内的气体加热，第一部分内的冷凝水汽化，驱动单元驱动所述隔离件在所述腔体内正向移动，第一部分内的气体穿过通过所述第一多通阀后排出；第二气体依次穿过所述富集管、第二多通阀和第一多通阀，进入所述第二部分内；
所述隔离件的移动方式为：
电机驱动电磁线圈沿着所述腔体的轴向正向或反向移动，所述电磁线圈绕所述腔体设置；
移动的电磁线圈拖动所述隔离件移动。
Claims (10)
1.基于富集技术的分析装置，所述基于富集技术的分析装置包括富集管和分析单元；其特征在于，所述基于富集技术的分析装置还包括：
腔体和驱动单元，所述腔体内设置隔离件，所述隔离件将所述腔体内部隔离为第一部分和第二部分；所述驱动单元用于驱动所述隔离件在腔体内移动；
第一多通阀，所述第一多通阀的端口分别连通所述第一部分和第二部分；
第二多通阀，所述多通阀的端口分别连通所述第一多通阀的端口、分析单元和富集管。
2.根据权利要求1所述的基于富集技术的分析装置，其特征在于，所述驱动单元包括：
电机，所述电机驱动电磁线圈沿着所述腔体的轴向正向和反向移动；
电磁线圈，所述电磁线圈绕所述腔体设置；
所述隔离件采用铁磁性材料。
3.根据权利要求1所述的基于富集技术的分析装置，其特征在于，所述基于富集技术的分析装置还包括：
三通阀，所述三通阀的出口连通所述第二多通阀的端口，二个进口分别连接流量控制模块。
4.根据权利要求1所述的基于富集技术的分析装置，其特征在于，所述所述富集管采用冷阱。
5.根据权利要求1所述的基于富集技术的分析装置，其特征在于，所述基于富集技术的分析装置还包括：
加热单元，所述加热单元用于加热所述腔体。
6.基于富集技术的分析方法，所述基于富集技术的分析方法为：
第一多通阀和第二多通阀切换，驱动单元驱动腔体内的隔离件正向移动，腔体内第一部分体积变小，第二部分体积变大；待测样气穿过第一多通阀的端口进入所述第二部分，第一部分内的气体通过第一多通阀和第二多通阀，穿过富集管和第二多通阀的端口后排出；
所述第一多通阀切换，所述驱动单元驱动所述隔离件反向移动，第二部分内的样气被压缩，并通过第一多通阀、第二多通阀和所述富集管，样气中的成分在所述富集管内富集，所述第二部分内出现冷凝水；
所述第一多通阀切换，腔体内的气体加热，第二部分内的冷凝水汽化，驱动单元驱动所述隔离件在所述腔体内反向移动，第二部分内的气体穿过通过所述第一多通阀后排出；第一气体依次穿过所述富集管、第二多通阀和第一多通阀，进入所述第一部分内。
7.根据权利要求6所述的基于富集技术的分析方法，其特征在于，所述第一多通阀切换，腔体内的气体加热，第一部分内的冷凝水汽化，驱动单元驱动所述隔离件在所述腔体内正向移动，第一部分内的气体穿过通过所述第一多通阀后排出；第二气体依次穿过所述富集管、第二多通阀和第一多通阀，进入所述第二部分内。
8.根据权利要求6所述的基于富集技术的分析方法，其特征在于，所述第一气体携带管路中的冷凝水进入所述第一部分内。
9.根据权利要求6所述的基于富集技术的分析方法，其特征在于，所述隔离件的移动方式为：
电机驱动电磁线圈沿着所述腔体的轴向正向和反向移动，所述电磁线圈绕所述腔体设置；
移动的电磁线圈拖动所述隔离件移动。
10.根据权利要求6所述的基于富集技术的分析方法，其特征在于，三通阀切换，使得第一气体和第二气体选择性地进入所述第二多通阀。
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