CN201373847Y - 具有除湿装置的紫外臭氧分析仪 - Google Patents

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郭俊锋
盛文刚
李劲松
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Abstract

本实用新型提供了一种具有除湿装置的紫外臭氧分析仪，其中在检测池的入口处加装一主要由Nafion管构成的除湿装置。本实用新型的带有除湿装置的臭氧分析仪能够消除环境湿度对臭氧浓度测量的影响。

Description

具有除湿装置的紫外臭氧分析仪
技术领域
本实用新型涉及紫外臭氧分析仪，更具体地，本实用新型涉及具有除湿装置的紫外臭氧分析仪。
背景技术
目前，通常使用紫外光吸收分光光度计来检测环境中的臭氧浓度。这种检测方法已经被美国国家环保署指定为测量臭氧的等效方法。
在环境湿度较大的情况下，传统的紫外臭氧分析仪会受到环境空气中水蒸气的影响而使测量结果在很大程度上偏离正常的范围，并且会持续较长的时间，从而使得测量结果失去参考意义。
图1示出了现有技术中的紫外臭氧分析仪的光学和气路系统图。参照图1，采集到的样气8不经过任何处理直接进入臭氧去除器7，之后进入吸收室2进行测量，然后用泵6将检测后的废气抽吸出吸收室2。由于交替抽吸的参照气体和样气中均含有环境中的水蒸气，因此，参照气体和样气中水蒸气导致测量结果偏离正常范围，并且会持续较长的时间，从而使最终的测量结果的准确性受到严重影响。
美国2B公司在其生产的单光束和双光束紫外臭氧分析仪安装了DewLineTM的湿度解决方案，以平衡水汽对臭氧浓度测量的影响。即在检测池的入口前安装一定长度的Nafion管(纳芬管)。在测量过程中，采样的气体通过Nafion管，其中的水分子被膜材料阻挡，从而可将水汽对测量结果的干扰减少到可以忽略不计的水平，进而可获得较为理想的测量结果。上述紫外臭氧分析仪中所使用的Nafion管为单层管，管的长度可达1米。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种具有除湿装置的臭氧分析仪，其能够消除空气中的水蒸气对臭氧浓度测量的影响，提高臭氧分析仪测量结果的真实可靠性。
本实用新型提供了一种紫外臭氧分析仪，具有紫外光源、吸收室、探测器、信号转换器、臭氧去除器以及中央处理单元，本实用新型的臭氧分析仪还具有双层管结构的除湿装置。在一种实施方式中，该双层管结构的内层为Nafion管(纳芬管)，外层可以为聚丙烯管、碳氟化合物管或不锈钢管。在一种优选实施方式中，该双层管结构的外管为碳氟化合物材质。对于臭氧的测量，优选使用碳氟化合物材质的管作为外层管。
除湿装置被安装在检测室的入口处，用于去除样气中的水蒸气而不会破坏其中的臭氧分子，由于进入吸收室的样气中的水蒸气被除湿器有效地除去，因此仪器对臭氧浓度的测量不再受环境空气中水蒸气的影响，从而使仪器能够测量出环境空气中臭氧的真实浓度。
本实用新型的紫外臭氧分析仪，在一种实施方式中，样气从内管进入紫外臭氧分析仪，废气从内管与外管之间的通道排出臭氧分析仪，样气与废气的流动方向相反。这样，可以利用经过干燥的废气带走样气中的水分，从而增强除湿效果。在另一种实施方式中，样气从内管与外管之间的通道进入臭氧分析仪，而废气从内管排出紫外臭氧分析仪。
本实用新型的紫外臭氧分析仪中的Nafion管的直径为0.042至0.086英寸，优选为0.06英寸；Nafion管的长度为24至144英寸，优选24英寸。Nafion管长度越长，除湿效果越好，但成本越高。现有技术采用的是1m长的单层管除湿器，由于其是利用采样气体与仪器周围环境湿度的差去除采样气体中的水蒸气，所以在仪器所处的位置环境湿度比较大的时候不能有效去除样气中的水分子。与之相比，本实用新型使用双层结构的Nafion管除湿装置。采样气体由除湿装置的内管(即Nafion管)流过经干燥后进入仪器吸收室，测量后的废气流经除湿装置的内外管之间的通道排出仪器，样气与废气的流动方向相反。
由于废气为经过干燥的气体，可以有效地将样气中的水蒸气带走，因此，本实用新型的紫外臭氧分析仪适用于湿度很大的环境，能够有效去除样气中的水分子。
在实际运行中，本实用新型的具有除湿装置的臭氧分析仪的测量受环境湿度的影响非常小。环境湿度在0-95％范围内都能够正常测量出环境空气中的臭氧浓度。环境湿度对仪器的影响在±2ppb以内。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，用于进一步理解本实用新型。附图示出了优选实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的实施方式。
图1为现有技术中的紫外臭氧分析仪的光学和气路系统图。
图2为本实用新型的紫外臭氧分析仪的光学和气路系统图。
图3为根据本实用新型的一种实施方式的除湿装置的装配结构图。
图4为图3中的除湿装置的分解图。
图5为根据本实用新型的一种实施方式的双层Nafion管中气体流动的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，但其仅用于说明目的而并不限制本实用新型。
图2示出了本实用新型的紫外臭氧分析仪的光学和气路系统图。将双层Nafion管(纳芬管)安装在检测室的入口处，从而在检测前除去样气8中的水汽，而且不会破坏其中的臭氧分子。由于进入吸收室的样气中的水蒸气被除湿器10有效地除去，因此仪器对臭氧浓度的测量不再受环境空气中水蒸气的影响，从而使仪器能够测量出环境空气中臭氧的真实浓度。图2中的光学和气路系统图的其他部分与现有技术的紫外臭氧分析仪基本相同。
可以使用泵6来抽吸废气，泵6连接至Nafion除湿装置10的外层气路。当然，也可以不使用泵，而仅通过吸收室与大气压力之间的压力差将废气排出。泵的使用可以加快废气的流动，从而达到更好的除湿效果。
图3和图4分别示出了根据本实用新型的一种实施方式的除湿装置的装配结构图和分解图。参见图4，将本实用新型的内层Nafion管13插入外层管中，形成双层结构除湿器。在双层管的两端分别加装T型管接头14，并在T型管接头14上设置用于密封的O形圈12，然后将管接头11与T型管接头14装配在一起，从而完成除湿装置的装配。同时参照图3和图4，可以看出，在装配完成后，通过管接头11与T型管接头14的装配将双层Nafion管10的内管和外管的相对位置固定。采用的双层Nafion管10的长度取决于实际应用，管越长除湿效果越好，但成本越高。在实际应用中，为了减小了除湿装置的体积，可将本实用新型的双层Nafion管以盘绕或卷绕的方式容纳紫外臭氧分析仪的内部，在使用中可保护该除湿装置并保持仪器的外观。
图5是本实用新型的一种实施方式的双层Nafion管中气体流动的示意图。参照图5，样气8通过双层Nafion管10的内管从管的第一端21进入，并从第二端22流出；相对地，经过干燥和检测的废气从吸收室排出并通过双层Nafion管10的内管与外管之间的通道，废气从双层Nafion管10的第二端22进入并从第一端21流出。样气与废气的流动方向相反。类似地，在另一种实施方式中，样气8也可以从内管与外管之间的通道进入臭氧分析仪，而废气从内管排出紫外臭氧分析仪(图中未示出)。
实施例
实施例1：
采用未加装本实用新型的双层Nafion管的1208型紫外分光臭氧分析仪测得的结果作为对照。采用Nafion管作为内管，内管的直径为0.06”；采用直径为1/4”的碳氟化合物管作为外管的双层结构的Nafion管除湿器，双层Nafion管的长度为24英寸。在本实施例中，将该除湿器用于1208型紫外分光臭氧分析仪。加装除湿器后，仪器适用的湿度范围为0-95％RH(条件是不结露)，测量精度高。表1示出了加装与未加装本实用新型的双层Nafion管10测量结果的对比。
表1
  臭氧浓度值(ppb)
  加装本实用新型的双层Nafion管   50
  未加装本实用新型的双层Nafion管   200
从表1中示出的数据可以看出，在加装本实用新型的双层Nafion管后，检测得到的空气中的臭氧浓度值为约50ppb，与用标准方法测得的臭氧浓度值基本上一致。而对照测定的结果约为200ppb，明显偏离正常范围。本实用新型的带有除湿装置的臭氧分析仪受环境湿度的影响非常小，测量结果精度较高。
虽然已经参照特定的具体实施方式详细地描述了本实用新型的特征和精神，但其仅用于说明目的而并不限制本实用新型。应当理解，本领域技术人员可以在不背离本实用新型的范围和精神的情况下，对具体实施方式进行改变或修改。
主要组件符号说明：
1紫外光源                        2吸收室
3探测器                          4信号转换器
5数据处理                        6泵
7臭氧去除器                      8样气
9时序控制                        10双层纳芬管
11管接头                         12O型圈
13Nafion管                       14T型管接头
15中央处理单元                   16紫外臭氧分析仪
21第一端                         22第二端。

Claims (8)

1.一种紫外臭氧分析仪，具有紫外光源、吸收室、探测器、信号转换器、臭氧去除器以及中央处理单元，其特征在于，所述臭氧分析仪还具有除湿装置，所述除湿装置是双层管结构。
2.根据权利要求1所述的紫外臭氧分析仪，其特征在于，所述除湿装置被安装在检测室的入口处。
3.根据权利要求1所述的紫外臭氧分析仪，其特征在于，所述双层管结构的除湿器内管为纳芬管，外管为聚丙烯、碳氟化合物或不锈钢管材质。
4.根据权利要求3所述的紫外臭氧分析仪，其特征在于，所述双层管结构的所述外管为碳氟化合物材质。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的紫外臭氧分析仪，其特征在于，所述纳芬管的长度为24-144英寸。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的紫外臭氧分析仪，其特征在于，所述纳芬管的直径为0.042-0.086英寸。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的紫外臭氧分析仪，其特征在于，样气从内管进入所述紫外臭氧分析仪，废气从内管与外管之间的通道排出所述臭氧分析仪，所述样气与所述废气的流动方向相反。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的紫外臭氧分析仪，其特征在于，样气从内管与外管之间的通道进入所述臭氧分析仪，废气从内管排出所述紫外臭氧分析仪，所述样气与所述废气的流动方向相反。
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