CN115389300A - 智能型pm2.5气溶胶富集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型PM2.5气溶胶富集器，包括富集机柜、富集控制器、PM2.5切割器和进气端干燥器，进气端干燥器依次连通有PM2.5蒸汽包裹水箱和气溶胶浓缩分离装置，与气溶胶浓缩分离装置配合设有冷凝装置、流量计、主废气排放装置和PM2.5气溶胶采样收集装置，PM2.5气溶胶采样收集装置连通有溶剂供送装置、PH值检测装置、馏分收集器和副废气排放装置；本发明使富集机柜外形规则便于安置，主废气排放装置和副废气排放装置启动后，在各装置的配合下自动完成PH值检测和样本的定量分装，工作稳定可靠，使用方便。

Description

智能型PM2.5气溶胶富集器

技术领域

本发明涉及环境气体中PM2.5的富集用设备技术领域，尤其涉及一种智能型PM2.5气溶胶富集器。

背景技术

PM2.5具有粒径小、面积大、活性强的特点，且易附带有毒、有害物质（如重金属、微生物等），在大气中的停留时间长、输送距离远，因此对人体健康和大气环境质量的影响较大，PM2.5在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重，而且PM2.5作为水滴和冰晶的主要凝结核之一，是形成雾、烟、霾等大气气溶胶的原因之一。近年来，PM2.5气溶胶检测已经成为各城市的日常重要检测项目之一，对人们当日是否适合进行户外活动提供参考，同时通过对PM2.5气溶胶进行采样，对其附带的具体成分进行分析，为环保、卫生、劳动、安监、科研、教育等各部门提供相关数据，以备研究、常规或应急监测使用。

PM2.5气溶胶的采样收集是通过专门的富集装置来实现的，如专利申请号为201610276502.6，专利名称为一种气溶胶颗粒采集装置的中国专利中记载的装置便是其中一种，主要由气溶胶颗粒物粒径切割头、气溶胶颗粒物稀释装置等结构组成，但存在整体结构布局分散，占用空间较大，采样部件样本排尽困难等现象，其中样本排出不尽还会影响下一次样本采样的准确性，且不能在采样的同时实现PH值检测以及分样存储。基于此有必要对目前使用的PM2.5气溶胶富集设备进行改进，以消除相应缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种收集部件拆装、清理和更换简单方便，在采样的同时能够实现PH值检测、定量分样以及存储，而且布局紧凑、外部结构规整，占用空间小的智能型PM2.5气溶胶富集器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：智能型PM2.5气溶胶富集器，包括富集机柜，所述富集机柜上安装有用于控制自动完成PM2.5气溶胶收集的富集控制器，所述富集机柜的顶端布置安装有PM2.5切割器，各所述PM2.5切割器的出气端对应串联有进气端干燥器，所述进气端干燥器通过管路依次连接有PM2.5蒸汽包裹水箱和气溶胶浓缩分离装置，且所述PM2.5蒸汽包裹水箱与所述气溶胶浓缩分离装置之间的管路上设有配合使用的冷凝装置，所述气溶胶浓缩分离装置分别通过管路连通有主废气排放装置和PM2.5气溶胶采样收集装置，所述气溶胶浓缩分离装置与所述主废气排放装置、所述PM2.5气溶胶采样收集装置之间的管路上分别安装有流量计，与所述PM2.5气溶胶采样收集装置连通有设有多个独立通道的微量注射泵，所述富集机柜内与所述PM2.5气溶胶采样收集装置并列设有溶剂供送装置和PH值检测装置，且所述溶剂供送装置和所述PH值检测装置分别通过所述微量注射泵连通至所述PM2.5气溶胶采样收集装置，所述PH值检测装置还通过所述微量注射泵连通至馏分收集器；所述PM2.5气溶胶采样收集装置还连通有副废气排放装置，所述冷凝装置、所述主废气排放装置、所述微量注射泵、所述PH值检测装置、所述馏分收集器和所述副废气排放装置分别连接至所述富集控制器。

作为优选的技术方案，所述气溶胶浓缩分离装置包括可拆分连接的浓缩分离下壳体和浓缩分离上壳体，所述浓缩分离下壳体和所述浓缩分离上壳体的对接端外周分别设有连接法兰，且两所述连接法兰之间夹装有密封圈，所述浓缩分离下壳体的底端连通有壳体进气管座，所述浓缩分离上壳体的顶端连通有壳体出气管座和废气排放管座，所述壳体进气管座与所述壳体出气管座正对同轴设置，所述浓缩分离下壳体和所述浓缩分离上壳体内且位于所述壳体进气管座和所述壳体出气管座之间设有喷嘴装置，还包括设于所述浓缩分离下壳体上的冷凝水排放装置。

作为优选的技术方案，所述冷凝水排放装置包括贯穿所述浓缩分离下壳体的底壁设置的排水管座，所述排水管座上安装有排水阀。

作为优选的技术方案，所述PM2.5气溶胶采样收集装置包括安装支撑架，贯穿所述安装支撑架螺纹连接有收集瓶，所述收集瓶的底端与所述安装支撑架之间形成有收集瓶拆装间距，所述收集瓶的顶端开口设置且开口处内壁设有收集限位环台，所述收集限位环台上插接支撑有采样瓶，所述收集瓶的底端内壁形成有漏斗状的溶液收集底壁，贯穿所述收集瓶的底端设有与所述收集瓶内腔连通的排液口，所述排液口设于所述溶液收集底壁的最低处，所述排液口内可拆卸安装有排液接头，所述收集瓶的侧壁上还设有与所述收集瓶内腔连通的进液口，所述进液口内可拆卸安装有进液接头。

作为优选的技术方案，所述采样瓶包括底端封闭、顶端开口设置的下瓶体，且所述下瓶体的底端插接至所述收集瓶内，所述下瓶体的底端布置有向下延伸设置的送气管，所述送气管与所述下瓶体的内腔连通设置，贯穿所述下瓶体的底壁位于各所述送气管的内侧还布置有进气孔，所述下瓶体内套装有内瓶体，所述内瓶体的底端密封设于所述进气孔与所述送气管之间的所述下瓶体底壁上，所述内瓶体的上端贯穿所述下瓶体的侧壁形成有内瓶弯嘴，所述内瓶弯嘴连接至所述副废气排放装置，所述下瓶体的顶端插接连通有底端开口设置的上瓶体，所述上瓶体的上端形成有上瓶弯嘴，所述上瓶弯嘴连通至各所述气溶胶浓缩分离装置。

作为优选的技术方案，所述PM2.5切割器在所述富集机柜的顶端分组设置，且同组内的各所述PM2.5切割器分别通过对应设置的所述进气端干燥器连通至同一所述PM2.5蒸汽包裹水箱，各所述PM2.5蒸汽包裹水箱分别对应连接有所述气溶胶浓缩分离装置，各所述气溶胶浓缩分离装置于所述PM2.5气溶胶采样收集装置的进气侧汇流设置。

作为优选的技术方案，所述PM2.5蒸汽包裹水箱包括水箱本体，所述水箱本体的顶端可拆卸设有配合使用的密封扣盖，且所述水箱本体与所述密封扣盖分别设有中空的保温内腔，贯穿所述水箱本体密封安装有电加热装置，贯穿所述密封扣盖密封安装有水箱进气管座、水箱出气管座、补水管座和温度传感器，所述补水管座上可拆卸设有补水密封盖，所述电加热装置与所述温度传感器分别连接至所述富集控制器。

作为优选的技术方案，所述水箱进气管座在所述密封扣盖上相对设置为两个，且两所述水箱进气管座设于所述密封扣盖的中心线上，所述水箱出气管座设置为一个，且所述水箱出气管座与两所述水箱进气管座呈等腰三角形布置。

作为优选的技术方案，所述溶剂供送装置包括用于盛装PM2.5气溶胶溶剂的溶剂桶，所述溶剂桶通过输送软管连通至所述微量注射泵，所述微量注射泵通过输送软管连接至所述进液接头。

作为对上述技术方案的改进，所述冷凝装置包括包覆于所述PM2.5蒸汽包裹水箱与所述气溶胶浓缩分离装置之间管路上的冷凝管，所述冷凝管连通有冷凝器，所述冷凝器连接至所述富集控制器；

所述主废气排放装置包括连通至所述废气排放管座的排气端干燥器，所述排气端干燥器连通至主排气真空泵的进气端；

所述副废气排放装置包括副排气真空泵，所述副排气真空泵的进气端连通至所述采样瓶。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：除PM2.5切割器外，其它各部件均安装于富集机柜内，使富集机柜外形规则便于安置，主废气排放装置和副废气排放装置启动后，会将富集机柜外的环境气体通过PM2.5切割器、进气端干燥器、PM2.5蒸汽包裹水箱送入至气溶胶浓缩分离装置内进行分离，使符合规格的PM2.5气溶胶进入至PM2.5气溶胶采样收集装置内并溶解于溶剂供送装置送入的溶剂中，形成PM2.5气溶胶溶液，通过PH值检测装置检测后再在微量注射泵的驱动下进入至馏分收集器内进行定量分装形成样本，以方便不同检测项目的分析使用，取样便捷，且本发明可在富集控制器的控制下自动完成，无需人为干预，工作稳定可靠，使用方便。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例去除富集机柜的柜板后的内部结构示意图；

图3是本发明实施例去除富集机柜的柜板后的正视图；

图4是本发明实施例去除富集机柜的柜板后的侧视图；

图5是本发明实施例去除富集机柜的柜板后的另一侧视图；

图6是本发明实施例保温水箱的结构示意图；

图7是本发明实施例保温水箱的剖面结构示意图；

图8是本发明实施例气溶胶浓缩分离装置的结构示意图；

图9是本发明实施例气溶胶浓缩分离装置的剖面结构示意图；

图10是本发明实施例PM2.5气溶胶采样收集装置的结构示意图；

图11是本发明实施例PM2.5气溶胶采样收集装置的另一方向结构示意图；

图12是图10中A-A向的剖面结构示意图；

图13是本发明实施例采样瓶的结构示意图；

图中：1-富集机柜；2-富集控制器；3-PM2.5切割器；4-进气端干燥器；5-PM2.5蒸汽包裹水箱；51-水箱本体；52-密封扣盖；53-保温内腔；54-水箱进气管座；55-水箱出气管座；56-补水管座；57-温度传感器；58-补水密封盖；59-电加热棒；510-密封塞；511-锁环；512-锁钩；513-把手；6-气溶胶浓缩分离装置；61-浓缩分离下壳体；62-浓缩分离上壳体；63-连接法兰；64-密封圈；65-壳体进气管座；66-壳体出气管座；67-废气排放管座；68-进气喷射嘴；69-出气喷射嘴；610-排水管座；611-排水阀；612-液位传感器；613-密封环槽；7-冷凝管；8-冷凝器；9-流量计；10-排气端干燥器；11-主排气真空泵；12-PM2.5气溶胶采样收集装置；121-安装支撑板；122-连接支撑立板；123-收集瓶；124-连接螺母；125-外连接螺纹；126-收集限位环台；127-溶液收集底壁；128-排液接头；129-进液接头；13-采样瓶；131-下瓶体；132-送气管；133-进气孔；134-内瓶体；135-内瓶弯嘴；136-上瓶体；137-上瓶弯嘴；14-副排气真空泵；15-微量注射泵；16-馏分收集器；17-溶剂桶；18-检测桶；19-PH探头；20-PH计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，智能型PM2.5气溶胶富集器用于自动完成PM2.5气溶胶的收集、PH值检测以及定量分装。所述智能型PM2.5气溶胶富集器具体包括富集机柜1，所述富集机柜1上设有能够启闭的柜门，用于将各部件封装在所述富集机柜1内，同时又便于检修和查看。所述富集机柜1上安装有用于控制自动完成PM2.5气溶胶收集的富集控制器2，且所述富集控制器2嵌装于所述富集机柜1的柜门上，所述富集机柜1的顶端布置安装有PM2.5切割器3。本实施例中除了所述PM2.5切割器3和所述富集控制器2外，其它各部件均安装于所述富集机柜1内，且所述富集机柜1内部布局紧凑，外形规则便于安置，占用空间小，为便于移动，还可以在所述富集机柜1的底部布置安装滚轮。在所述富集控制器2的控制下实现了PM2.5气溶胶富集的自动完成，且过程中无需人为干预，工作稳定可靠，使用方便。所述PM2.5切割器3是利用空气动力学原理把PM2.5与更大的颗粒物分开，实现PM2.5的提取，并送入至所述富集机柜1内配合完成PM2.5气溶胶的采集。所述富集控制器2包括处理器、触摸屏、硬盘、内存和系统总线等，与所述PM2.5切割器3均为本技术领域普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细描述。本实施例中为保证PM2.5气溶胶的富集效率，在所述富集机柜1的顶端呈矩形布置有四个所述PM2.5切割器3。

各所述PM2.5切割器3的出气端对应串联有进气端干燥器4，所述进气端干燥器4通过管路依次连接有PM2.5蒸汽包裹水箱5和气溶胶浓缩分离装置6。本实施例中的四个所述PM2.5切割器3在所述富集机柜1的顶端分组设置，同组内的各所述PM2.5切割器3分别通过对应设置的所述进气端干燥器4连通至同一所述PM2.5蒸汽包裹水箱5，各所述PM2.5蒸汽包裹水箱5分别对应连接有所述气溶胶浓缩分离装置6，各所述气溶胶浓缩分离装置6于出气侧汇流设置。即两两所述PM2.5切割器3设置为一组，共设置两组，相应地所述PM2.5蒸汽包裹水箱5和所述气溶胶浓缩分离装置6分别设置为两个，且两所述PM2.5蒸汽包裹水箱5在所述富集机柜1的底壁上相对设置，而两所述气溶胶浓缩分离装置6则设于所述富集机柜1的中上部。本实施例使PM2.5由所述富集机柜1的顶部先进入至低位的所述PM2.5蒸汽包裹水箱5内，再进入至中位的所述气溶胶浓缩分离装置6内，各部件的上述布置有助于对PM2.5进行富集前的充分处理，使本实施例的浓缩富集率提升至目前水平的10-12倍。

在进行PM2.5气溶胶富集时，首先必须使PM2.5气溶胶包裹一定的水分才能完成富集，而且温度是影响PM2.5气溶胶包裹效果的重要因素，而包裹效果又是影响富集效率的重要因素，但从环境中获得的PM2.5气溶胶受外部环境的温度、湿度等因素影响，使PM2.5气溶胶表面包裹的水分难以达到富集器能够高效收集的状态，因此需要对其进行水分重新包裹，使其在特定的温度、湿度环境中获得最佳包裹效果。具体是将通过由所述PM2.5切割器3获得的PM2.5气溶胶先利用所述进气端干燥器4进行干燥，即通过所述进气端干燥器4将其在环境中携带的水分去除，因为只有将PM2.5气溶胶原来包裹的水分去除掉，才能使其重新包裹水分。PM2.5气溶胶去掉水分后被送入至所述PM2.5蒸汽包裹水箱5内，在所述PM2.5蒸汽包裹水箱5特定的温度、湿度环境中使其表面的水分包裹至富集器的最佳富集状态，最终确保富集器能够工作于最佳富集效率中。

如图6和图7所示，所述PM2.5蒸汽包裹水箱5包括用于盛装水的水箱本体51，所述水箱本体51的顶端可拆卸设有配合使用的密封扣盖52，且所述水箱本体51与所述密封扣盖52分别设有中空的保温内腔53，贯穿所述水箱本体51密封安装有电加热装置，贯穿所述密封扣盖52密封安装有水箱进气管座54、水箱出气管座55、补水管座56和温度传感器57，所述补水管座56上可拆卸设有补水密封盖58，所述电加热装置和所述温度传感器57分别连接至所述富集控制器2。通过所述水箱进气管座54连通至对应的所述进气端干燥器4，通过所述水箱出气管座55连接至对应的所述气溶胶浓缩分离装置6，所述补水管座56用于向所述水箱本体51内补水，且通过所述补水密封盖58在补充完成后对所述水箱本体51进行封闭，以防止进入的PM2.5在此处形成逃逸，另外还有助于保持所述水箱本体51内温度的恒定性。在所述水箱本体51上还贯穿设有排水口，所述排水口上可拆卸设有密封塞510，用于在进行测试完毕后，将所述水箱本体51内的水排出，以便于运输或转移，以及在正常的工作过程中进行定期换水。

本实施例通过所述电加热装置对所述水箱本体51的水进行加热，并借助所述保温内腔53形成保温效果，使所述水箱本体51与所述密封扣盖52之间的气隙形成相对恒定的温度。通过测试发现当该处温度为37℃时，PM2.5表面的水分包裹效果最好。当然受外界环境温度影响，在实际使用过程中，该处温度可进行±1℃的适当调整。

基于所述PM2.5切割器3的分组设置，所述水箱进气管座54在所述密封扣盖52上相对设置为两个，且两所述水箱进气管座54设于所述密封扣盖52的中心线上，所述水箱出气管座55设置为一个，且所述水箱出气管座55与两所述水箱进气管座54呈等腰三角形布置，使送入至所述水箱本体51内的PM2.5能够在气隙内充分活动，以便于与该气隙内游离状态的水分充分接触，以达到水分包裹的目的。

所述电加热装置包至少一个设于所述水箱本体51内的电加热棒59，用于对所述水箱本体51内水加热，以保证气隙内具有足够的游离状态的水分子，达到PM2.5表面最佳的水分包裹效果。所述保温内腔53的厚度不小于1cm，以防止所述水箱本体51过快地向外界环境散发热量，同时有助于保证箱内温度的恒定性。所述温度传感器57的检测端设于所述水箱本体51内水面与所述密封扣盖52之间的气隙内。PM2.5的水分包裹具体是在上述气隙内完成的，将所述温度传感器57的检测端设于该处，有助于控制和保持该处温度处于最佳的恒定温度，以为PM2.5进行水分包裹提高最佳的实施环境，且温度恒定效果最佳。

还可以在所述水箱本体51的上端周侧布置安装有锁环511，所述密封扣盖52的周侧固定安装有与各所述锁环511配合使用的锁钩512，用于将所述密封扣盖52牢固地且密封扣罩在所述水箱本体51上，以防止PM2.5产生逃逸或水分、温度等散发。所述水箱本体51的两侧相对安装有便于搬运的把手513，搬运转移更加方便。

如图8和图9所示，所述气溶胶浓缩分离装置6包括可拆分连接的浓缩分离下壳体61和浓缩分离上壳体62，所述浓缩分离下壳体61和所述浓缩分离上壳体62的对接端外周分别设有连接法兰63，且两所述连接法兰63之间夹装有密封圈64。通过连接螺栓与两所述连接法兰63的配合，实现所述浓缩分离下壳体61和所述浓缩分离上壳体62的可拆分式装配，通过所述密封圈64可以实现两者的密封装配，以保证PM2.5气溶胶在此处能够完成筛选分离。

所述浓缩分离下壳体61的底端连通有壳体进气管座65，所述浓缩分离上壳体62的顶端连通有壳体出气管座66和废气排放管座67。其中所述壳体进气管座65通过管路连接至所述PM2.5蒸汽包裹水箱5上的所述水箱出气管座55，用于将水分包裹后的PM2.5气溶胶送入至所述浓缩分离下壳体61和所述浓缩分离上壳体62之间进行分离，并将筛选出来的合格的PM2.5气溶胶通过所述壳体出气管座66输送至采集位置，而其余的不能够参与采集的PM2.5气溶胶通过所述废气排放管座67输送至外排位置。

所述壳体进气管座65与所述壳体出气管座66正对同轴设置，所述浓缩分离下壳体61和所述浓缩分离上壳体62内且位于所述壳体进气管座65和所述壳体出气管座66之间设有喷嘴装置。PM2.5气溶胶在所述浓缩分离下壳体61和所述浓缩分离上壳体62内进行浓缩分离时，需借助外部真空泵提高其通过所述气溶胶浓缩分离装置6的行进速度，使其获得足够的动能和惯性，以实现重质与轻质PM2.5气溶胶的筛选分离。

具体地，所述喷嘴装置包括与所述壳体进气管座65同轴设置的进气喷射嘴68，与所述壳体出气管座66同轴设置的出气喷射嘴69，所述进气喷射嘴68的内径沿气体行进方向渐小设置，所述出气喷射嘴69的内径沿气体行进方向渐大设置，且所述进气喷射嘴68的出气端口内径小于所述出气喷射嘴69的进气端口内径。当获得动能的PM2.5气溶胶通过所述进气喷射嘴68喷射进入所述浓缩分离下壳体61和所述浓缩分离上壳体62内后，重量符合收集要求的重质PM2.5气溶胶会直接通过所述出气喷射嘴69喷射出去，而重量不符合收集要求的轻质PM2.5气溶胶，在与所述废气排放管座67连接的气泵的作用下，逃逸至所述进气喷射嘴68与所述出气喷射嘴69外侧空间内，并通过所述废气排放管座67排出，从而完成PM2.5气溶胶的筛选分离。

在利用所述气溶胶浓缩分离装置6进行筛选分离时，受温度影响以及在PM2.5气溶胶与所述浓缩分离下壳体61、所述浓缩分离上壳体62的碰撞作用下，PM2.5表面包裹的部分水分会产生冷凝现象，富集器长时间工作后，便会在所述浓缩分离下壳体61内积攒一定量的水分。由于PM2.5气溶胶都具有一定的腐蚀性，如果该部分冷凝水不能够被及时地排出，会加速所述气溶胶浓缩分离装置6的腐蚀，致使该装置更换频繁，而该器件属于精密仪器，价格昂贵，因此会增加PM2.5气溶胶的富集成本。另外如果冷凝水积攒高度达到所述进气喷射嘴68的高度，还会影响PM2.5气溶胶的筛选分离效果，甚至会沿着管道进入至所述PM2.5蒸汽包裹水箱5内，也会影响PM2.5气溶胶在管道内的输送。基于此本实施例专门在所述浓缩分离下壳体61上设置了冷凝水排放装置，可用于定期将积攒冷凝水的排出，达到防止所述气溶胶浓缩分离装置6腐蚀的目的，并最大限度地保证其使用寿命。

具体地，所述冷凝水排放装置包括贯穿所述浓缩分离下壳体61的底壁设置的排水管座610，所述排水管座610上安装有排水阀611，所述排水阀611可以设置为手动阀，定期开启排水即可。还可以在所述浓缩分离下壳体61的内壁上固定安装液位传感器612，且所述液位传感器612的安装位置低于所述进气喷射嘴68的内端口位置，且将所述排水阀611设置为电磁阀，所述液位传感器612和所述电磁阀分别连接至所述富集控制器2。利用所述液位传感器612检测所述浓缩分离下壳体61内冷凝水的液位，当达到排放要求时，通过所述富集控制器2控制所述排水阀611自动打开进行排水，排放完毕后自动关闭即可，使用更简单省力。

本实施例的所述废气排放管座67设置为弯管，以调整管路的布置空间，使其布局更合理，更适用于所述富集机柜1有限的内部空间。所述壳体进气管座65、所述壳体出气管座66和所述废气排放管座67的外端面上分别设有密封环槽613，用于与相应的密封环配合实现管路的密封连接，避免对PM2.5气溶胶的输送造成不良影响。

在所述PM2.5蒸汽包裹水箱5与所述气溶胶浓缩分离装置6之间的管路上设有配合使用的冷凝装置，所述冷凝装置连接至所述富集控制器2，用于在PM2.5气溶胶从所述PM2.5蒸汽包裹水箱5向所述气溶胶浓缩分离装置6的输送过程中，将更多的水分凝聚包裹在PM2.5的表面，以最大程度地增加PM2.5气溶胶的重量，使其符合富集要求，从而增加所述气溶胶浓缩分离装置6的分离筛选率，以获得较多的重质PM2.5气溶胶参与采集，最终提高富集器的富集效率。所述冷凝装置包括包覆于所述PM2.5蒸汽包裹水箱5与所述气溶胶浓缩分离装置6之间管路上的冷凝管7，所述冷凝管7的连通有冷凝器8，所述冷凝器8连接至所述富集控制器2。在所述富集控制器2的控制下，实现所述冷凝器8工作的自动控制。

所述气溶胶浓缩分离装置6分别通过管路连通有主废气排放装置和PM2.5气溶胶采样收集装置12，所述气溶胶浓缩分离装置6与所述主废气排放装置、所述PM2.5气溶胶采样收集装置12之间的管路上分别安装有流量计9，且所述主废气排放装置连接至所述富集控制器2，各所述气溶胶浓缩分离装置6于所述PM2.5气溶胶采样收集装置12的进气侧汇流设置，其中所述主废气排放装置包括连通至所述废气排放管座67的排气端干燥器10，所述排气端干燥器10连通至主排气真空泵11的进气端。所述排气端干燥器10的进气端连接至所述废气排放管座67， PM2.5气溶胶被高速地送入至所述气溶胶浓缩分离装置6内，所述主排气真空泵11的启动后，在所述气溶胶浓缩分离装置6内对PM2.5气溶胶形成干扰，筛选出的不合格的轻质PM2.5气溶胶。所述流量计9用于控制或调节进入至所述壳体出气管座66的重质PM2.5气溶胶与进入至所述废气排放管座67的轻质PM2.5气溶胶的比例，即控制浓缩比，以达到调整富集器采集率的目的，因此通过两所述流量计9可以初步获知所述富集器工作效率。

如图10、图11和图12所示，所述PM2.5气溶胶采样收集装置12包括固定设于所述富集机柜1内的安装支撑架，贯穿所述安装支撑架螺纹连接有收集瓶123，所述收集瓶123用于盛装气溶胶溶剂，被筛选出来的重质PM2.5气溶胶在所述收集瓶123内与气溶胶溶剂接触，被气溶胶溶剂溶解形成采集样本。且所述收集瓶123可以设置为透明的瓶体，便于观察其内部溶解有PM2.5的溶液采集情况。在使用时，所述收集瓶123可以从所述安装支撑架上拆卸下来，以便于进行清理等操作。所述收集瓶123的底端与所述安装支撑架之间形成有收集瓶拆装间距，这样在所述收集瓶123向下旋转拆装时，与其它安装部件不会存在空间干扰，因此操作更加方便、顺利。

其中，所述安装支撑架设置包括平行设置的两安装支撑板121且两所述安装支撑板121水平设置，贯穿上侧的所述安装支撑板121设有便于所述收集瓶123贯穿安装的通孔，所述通孔一侧的两所述安装支撑板121之间固定连接有连接支撑立板122。所述收集瓶拆装间距设于下部的所述安装支撑板121与所述收集瓶123的底部之间，当将拆装所述收集瓶123时，以便于获得足够的空间容纳所述收集瓶123。所述收集瓶123贯穿所述安装支撑板121螺纹安装设置，两所述安装支撑板121与所述连接支撑立板122配合，实现整个所述PM2.5气溶胶采样收集装置12的安装以及使用过程中对所述收集瓶123的支撑。

具体地，所述安装支撑板121上至少位于所述通孔的一侧固定有连接螺母124，所述收集瓶123的外壁上设有与所述连接螺母124配合的外连接螺纹125。本案中在所述通孔两侧的所述安装支撑板121表面分别固定有一个所述连接螺母124，通过所述连接螺母124与所述外连接螺纹125的配合，实现所述收集瓶123的拆装且使所述收集瓶123安装后比较牢固。

所述收集瓶123的顶端开口设置且开口处内壁设有收集限位环台126，所述收集限位环台126上插接支撑有采样瓶13，所述采样瓶13延伸至所述收集瓶123的顶端开口内，且所述收集限位环台126对所述采样瓶13形成支撑和限位，使两者之间无需设置其它辅助装配的部件，拆装方便、快速，且有助于简化安装结构。

所述收集瓶123的底端内壁形成有漏斗状的溶液收集底壁127，贯穿所述收集瓶123的底端设有与所述收集瓶123内腔连通的排液口，所述排液口设于所述溶液收集底壁127的最低处，所述排液口内可拆卸安装有排液接头128，漏斗状的所述溶液收集底壁127有助于PM2.5溶液的收集与彻底地排出，防止在所述收集瓶123内形成残留，以消除下一次PM2.5溶液收集使用时对样本精确度产生的影响，同时所述溶液收集底壁127设置为漏斗状，使PM2.5溶液的收集效率更高。

所述收集瓶123的侧壁上还设有与所述收集瓶123内腔连通的进液口，所述进液口内可拆卸安装有进液接头129。所述进液口和所述进液接头129将PM2.5采样用的气溶胶溶剂输送至所述收集瓶123内，与所述采样瓶13输送来的PM2.5气溶胶作用，实现PM2.5气溶胶的溶解收集，形成PM2.5溶液，以便于后续PM2.5含量、PH值等参数的检测。

如图13所示，所述采样瓶13包括与底端封闭、顶端开口设置的下瓶体131，且所述下瓶体131的底端插接至所述收集瓶123内，所述下瓶体131的底端布置有向下延伸设置的送气管132，所述送气管132与所述下瓶体131的内腔连通设置，且多个所述送气管132在所述下瓶体131底部呈环形布置，贯穿所述下瓶体131的底壁位于各所述送气管132的内侧还布置有进气孔133，多个所述进气孔133也在所述下瓶体131底部呈环形布置且所述进气孔133被多个所述送气管132环设包围设置，以便于进出气的分路进行。所述下瓶体131内套装有内瓶体134，所述内瓶体134的底端密封设于所述进气孔133与所述送气管132之间的所述下瓶体131底壁上，所述内瓶体134的上端贯穿所述下瓶体131的侧壁形成有内瓶弯嘴135，所述内瓶弯嘴135连接至所述副废气排放装置，所述下瓶体131的顶端插接连通有底端开口设置的上瓶体136，所述上瓶体136的上端形成有上瓶弯嘴137，所述上瓶弯嘴137连通至各所述气溶胶浓缩分离装置6。所述上瓶弯嘴137连通至所述两所述PM2.5气溶胶采样收集装置12汇流后的管路上，用于将筛选出的重质PM2.5气溶胶通过所述送气管132输入至所述收集瓶123内，与所述收集瓶123内的溶剂进行反应，实现PM2.5气溶胶的溶解收集；PM2.5气溶胶溶解收集后的气体，通过所述进气孔133上行，由所述内瓶弯嘴135排出。

所述PM2.5气溶胶采样收集装置12还连通有副废气排放装置，所述副废气排放装置分别连接至所述富集控制器2。具体地，所述副废气排放装置包括副排气真空泵14，所述副排气真空泵14的进气端连通至所述采样瓶13上的所述内瓶弯嘴135。PM2.5气溶胶在所述富集机柜1内行进，以及在所述气溶胶浓缩分离装置6内进行分离所需要的动能，均是在所述副排气真空泵14与所述主排气真空泵11的作用下实现的。在所述副排气真空泵14抽吸作用下，通过所述送气管132在所述收集瓶123内形成旋风，以最大程度地与气溶胶溶剂接触，将PM2.5气溶胶最大程度地溶解于气溶胶溶剂内，最终使采集效率最大化，实现富集器的高效富集效果。

如图3所示，与所述PM2.5气溶胶采样收集装置12连通有内部设有多个独立通道的微量注射泵15，内部设有多通道的所述微量注射泵15为本技术领域普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细描述。所述富集机柜1内与所述PM2.5气溶胶采样收集装置12并列设有溶剂供送装置和PH值检测装置，且所述溶剂供送装置和所述PH值检测装置分别通过所述微量注射泵15连通至所述PM2.5气溶胶采样收集装置12，所述PH值检测装置还通过所述微量注射泵15连通至馏分收集器16；所述微量注射泵15、所述PH值检测装置和所述馏分收集器16分别连接至所述富集控制器2。在所述富集控制器2的控制下，通过所述微量注射泵15实现气溶胶溶剂向所述收集瓶123的泵送，并将采集形成的样本泵送至所述PH值检测装置完成PH值检测，将完成PH值检测的样本再泵送至所述馏分收集器16进行定量分装，所述微量注射泵15的每次泵送都采样单独的通道实现，最终每份定量分装的样本编码与其对应的PH值均存储于所述富集控制器2内，以供调取使用。

具体地，所述溶剂供送装置包括用于盛装PM2.5气溶胶溶剂的溶剂桶17，所述溶剂桶17通过输送软管连通至所述微量注射泵15，所述微量注射泵15通过输送软管连接至所述进液接头129，用于实现气溶胶溶剂的供送。所述PH值检测装置包括配合检测桶18和PH探头19，所述PH探头19连接至PH计20，所述PH计20连接至所述富集控制器2，用于记录检测的PH值。所述富集机柜1内设有隔板，所述微量注射泵15、所述PM2.5气溶胶采样收集装置12、所述溶剂供送装置、所述检测桶18和所述PH探头19等设于最上层，所述副排气真空泵14、所述馏分收集器16、所述冷凝器8和PH计20设于中层，两所述PM2.5蒸汽包裹水箱5和所述主排气真空泵11设于底层。

本实施例中，PM2.5气溶胶行进的动力来源于所述主排气真空泵11和所述副排气真空泵14，在行进过程中，通过PM2.5切割器3分离获得PM2.5气溶胶，PM2.5气溶胶行进至所述进气端干燥器4时被干燥，并在所述PM2.5蒸汽包裹水箱5进行水分的重新包裹被送入至所述气溶胶浓缩分离装置6，再此过程中经冷凝器8冷凝增重，通过所述气溶胶浓缩分离装置6筛选分离PM2.5气溶胶，其中轻质的PM2.5气溶胶在所述副排气真空泵14的作用下通过所述排气端干燥器10干燥后排出，重质的PM2.5气溶胶进入至所述PM2.5气溶胶采样收集装置12，被所述PM2.5气溶胶采样收集装置12内的气溶胶溶剂溶解，完成PM2.5气溶胶的采集，同步输送至所述PM2.5气溶胶采样收集装置12内的气体通过所述副排气真空泵14排出；所述PM2.5气溶胶采样收集装置12通过所述微量注射泵15分批泵入所述检测桶18内完成PH值检测，并将检测完成的PM2.5气溶胶泵入所述馏分收集器16内完成定量分样，至此PM2.5气溶胶富集完成，实现了自动进行分样和存储，保证了采样的连续性，且通过所述富集控制器2可以自行设置相关参数，提高了采样的灵活性。绝大多数部件均集成于所述富集机柜1内，所述富集机柜1的一体化设计使得尺寸更小，移动更方便，贯穿在所述富集机柜1的底部还设有通孔，用于实现所述富集机柜1内的空气流通，对内部运行部件形成降温。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.智能型PM2.5气溶胶富集器，包括富集机柜，所述富集机柜上安装有用于控制自动完成PM2.5气溶胶收集的富集控制器，所述富集机柜的顶端布置安装有PM2.5切割器，其特征在于：各所述PM2.5切割器的出气端对应串联有进气端干燥器，所述进气端干燥器通过管路依次连接有PM2.5蒸汽包裹水箱和气溶胶浓缩分离装置，且所述PM2.5蒸汽包裹水箱与所述气溶胶浓缩分离装置之间的管路上设有配合使用的冷凝装置，所述气溶胶浓缩分离装置分别通过管路连通有主废气排放装置和PM2.5气溶胶采样收集装置，所述气溶胶浓缩分离装置与所述主废气排放装置、所述PM2.5气溶胶采样收集装置之间的管路上分别安装有流量计，与所述PM2.5气溶胶采样收集装置连通有设有多个独立通道的微量注射泵，所述富集机柜内与所述PM2.5气溶胶采样收集装置并列设有溶剂供送装置和PH值检测装置，且所述溶剂供送装置和所述PH值检测装置分别通过所述微量注射泵连通至所述PM2.5气溶胶采样收集装置，所述PH值检测装置还通过所述微量注射泵连通至馏分收集器；所述PM2.5气溶胶采样收集装置还连通有副废气排放装置，所述冷凝装置、所述主废气排放装置、所述微量注射泵、所述PH值检测装置、所述馏分收集器和所述副废气排放装置分别连接至所述富集控制器。

2.如权利要求1所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述气溶胶浓缩分离装置包括可拆分连接的浓缩分离下壳体和浓缩分离上壳体，所述浓缩分离下壳体和所述浓缩分离上壳体的对接端外周分别设有连接法兰，且两所述连接法兰之间夹装有密封圈，所述浓缩分离下壳体的底端连通有壳体进气管座，所述浓缩分离上壳体的顶端连通有壳体出气管座和废气排放管座，所述壳体进气管座与所述壳体出气管座正对同轴设置，所述浓缩分离下壳体和所述浓缩分离上壳体内且位于所述壳体进气管座和所述壳体出气管座之间设有喷嘴装置，还包括设于所述浓缩分离下壳体上的冷凝水排放装置。

3.如权利要求2所述的气溶胶浓缩分离装置，其特征在于：所述冷凝水排放装置包括贯穿所述浓缩分离下壳体的底壁设置的排水管座，所述排水管座上安装有排水阀。

4.如权利要求1所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述PM2.5气溶胶采样收集装置包括安装支撑架，贯穿所述安装支撑架螺纹连接有收集瓶，所述收集瓶的底端与所述安装支撑架之间形成有收集瓶拆装间距，所述收集瓶的顶端开口设置且开口处内壁设有收集限位环台，所述收集限位环台上插接支撑有采样瓶，所述收集瓶的底端内壁形成有漏斗状的溶液收集底壁，贯穿所述收集瓶的底端设有与所述收集瓶内腔连通的排液口，所述排液口设于所述溶液收集底壁的最低处，所述排液口内可拆卸安装有排液接头，所述收集瓶的侧壁上还设有与所述收集瓶内腔连通的进液口，所述进液口内可拆卸安装有进液接头。

5.如权利要求4所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述采样瓶包括底端封闭、顶端开口设置的下瓶体，且所述下瓶体的底端插接至所述收集瓶内，所述下瓶体的底端布置有向下延伸设置的送气管，所述送气管与所述下瓶体的内腔连通设置，贯穿所述下瓶体的底壁位于各所述送气管的内侧还布置有进气孔，所述下瓶体内套装有内瓶体，所述内瓶体的底端密封设于所述进气孔与所述送气管之间的所述下瓶体底壁上，所述内瓶体的上端贯穿所述下瓶体的侧壁形成有内瓶弯嘴，所述内瓶弯嘴连接至所述副废气排放装置，所述下瓶体的顶端插接连通有底端开口设置的上瓶体，所述上瓶体的上端形成有上瓶弯嘴，所述上瓶弯嘴连通至各所述气溶胶浓缩分离装置。

6.如权利要求1所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述PM2.5切割器在所述富集机柜的顶端分组设置，且同组内的各所述PM2.5切割器分别通过对应设置的所述进气端干燥器连通至同一所述PM2.5蒸汽包裹水箱，各所述PM2.5蒸汽包裹水箱分别对应连接有所述气溶胶浓缩分离装置，各所述气溶胶浓缩分离装置于所述PM2.5气溶胶采样收集装置的进气侧汇流设置。

7.如权利要求6所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述PM2.5蒸汽包裹水箱包括水箱本体，所述水箱本体的顶端可拆卸设有配合使用的密封扣盖，且所述水箱本体与所述密封扣盖分别设有中空的保温内腔，贯穿所述水箱本体密封安装有电加热装置，贯穿所述密封扣盖密封安装有水箱进气管座、水箱出气管座、补水管座和温度传感器，所述补水管座上可拆卸设有补水密封盖，所述电加热装置与所述温度传感器分别连接至所述富集控制器。

8.如权利要求7所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述水箱进气管座在所述密封扣盖上相对设置为两个，且两所述水箱进气管座设于所述密封扣盖的中心线上，所述水箱出气管座设置为一个，且所述水箱出气管座与两所述水箱进气管座呈等腰三角形布置。

9.如权利要求4所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述溶剂供送装置包括用于盛装PM2.5气溶胶溶剂的溶剂桶，所述溶剂桶通过输送软管连通至所述微量注射泵，所述微量注射泵通过输送软管连接至所述进液接头。

10.如权利要求4所述的智能型PM2.5气溶胶富集器，其特征在于：所述冷凝装置包括包覆于所述PM2.5蒸汽包裹水箱与所述气溶胶浓缩分离装置之间管路上的冷凝管，所述冷凝管连通有冷凝器，所述冷凝器连接至所述富集控制器；

所述主废气排放装置包括连通至所述废气排放管座的排气端干燥器，所述排气端干燥器连通至主排气真空泵的进气端；

所述副废气排放装置包括副排气真空泵，所述副排气真空泵的进气端连通至所述采样瓶。

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