CN202229958U

CN202229958U - 一种沉降式气溶胶采样器

Info

Publication number: CN202229958U
Application number: CN2011203847539U
Authority: CN
Inventors: 李卫军; 韩明利; 李守波; 章琦; 崔逸如; 周深圳
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-10-11

Abstract

本实用新型涉及一种沉降式气溶胶采样器，它包括采集箱，采集箱的一端设置有进气口，另一端设置有出气口，出气口连接有出气管，出气管上设置有流量计，出气管与抽气泵相连通，采集箱包括箱体和箱盖，箱体和箱盖围成的空腔为沉降室，箱体和箱盖之间设置有密封垫，箱体内底部并排设置有3-7个样品槽，样品槽内设置有载玻片，载玻片的上表面粘贴有采样膜。本实用新型结构简单，操作方便、可行度高、携带方便和成本低，能针对不同沉降速度的颗粒物进行采样，一次能采集到多种不同粒径的颗粒物，且采样不受外界天气条件的限制。

Description

一种沉降式气溶胶采样器

技术领域

本实用新型涉及一种收集大气颗粒物的仪器，尤其是一种沉降式气溶胶采样器，属于环境分析和大气采样技术领域。

背景技术

目前，在国内大气采样和常规监测领域几乎全部都是通过整体样品收集的方法来获得所需气溶胶颗粒物。在大气采样和监测技术领域中，沉降是指大气中的颗粒物由于自身重力作用而自由下降的现象，不同颗粒物由于自身质量不同而导致沉降速度不同。不同沉降速度的颗粒物相互混合成为内部混合颗粒，其对气候和人类的影响日趋增加，随着对大气颗粒物研究的不断发展，对不同沉降速度的颗粒物的研究在大气科学领域逐渐成为一种趋势。然而，目前国内还没有针对不同沉降速度的颗粒物进行采样的设备报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种沉降式气溶胶采样器，其能针对不同沉降速度的颗粒物进行采样，从而收集到不同粒径的颗粒物，采样不受外界天气条件的限制，具有操作简单、可行度高、携带方便和成本低等优点。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种沉降式气溶胶采样器，其特征在于：包括采集箱，所述的采集箱包括箱体和箱盖，箱体和箱盖围成的空腔为沉降室，箱体和箱盖之间设置有密封垫，箱体内底部并排设置有样品槽，样品槽内设置有载玻片，载玻片的上表面粘贴有采样膜，采集箱的一端设置有与沉降室相连通的进气口，另一端设置有与沉降室相连通的出气口，出气口连接有出气管，出气管上设置有流量计，出气管与抽气泵相连通。

所述的样品槽的数量为3-7个。

根据本实用新型，所述的沉降室呈长方体形，沉降室的长为500mm-600mm，宽为100mm-200mm，高为10mm-40mm。

根据本实用新型，优选的，所述的样品槽呈长方体形，样品槽的长为70mm-80mm，宽为20mm-35mm，深为6mm-9mm。

根据本实用新型，优选的，所述的相邻样品槽之间的间隔为120mm-150mm。

根据本实用新型，优选的，进气口的直径为2mm-4mm，出气口的直径为5mm-7mm。

所述靠近进气口的样品槽距进气口的距离为90mm-100mm。

所述的采样膜为单元素无机膜，优选的，采样膜为单晶硅膜、碳膜、薄铝膜或薄银膜之

所述的采集箱、流量计和抽气泵均设置在支架上。

本实用新型的工作原理：

1、颗粒物的沉降速度与颗粒物的粒径大小有关

理论公式：

V×S＝Q (公式1)

V_{TS} = \frac{H \times V}{L_{d}}

(公式2)

根据斯托克斯公式：

V_{TS} = \frac{(ρ_{p} - ρ) d^{2} g}{18 η}

当ρ＜＜ρ_p时，

V_{TS} = \frac{ρ_{p} d^{2} g}{18 η}

公式(3)

S₁＝H×B

由以上各式可得：

d = \sqrt{\frac{18 \times η \times Q}{ρ_{p} \times g \times B \times L_{d}}}

(公式4)

公式1、2、3、4中，

H-容器高度cm；

B-沉降室宽度cm

Q-抽气泵流量L/min；

ρ_p、ρ-分别为颗粒物密度、空气密度g/cm³；

g-重力加速度cm/s²

η-空气粘度，以泊来表示；

L_d-颗粒物沉降至底板时运动的水平距离cm。

结论：由上述公式可知，颗粒物的沉降速度与颗粒物的粒径大小有关，颗粒物的密度相同时，颗粒物的粒径越大则沉降速度越大。

本实用新型的特点及优良效果：

1、本实用新型的沉降式气溶胶采样器，沉降室内并排设置有3-7个样品槽，相邻的样品槽之间有一定的间距，样品槽内设置有载玻片，载玻片的上表面粘贴有采样膜，颗粒物的粒径不同，沉降速度不同，沉降速度不同的颗粒物便能落入不同位置的样品槽内，本实用新型的沉降式气溶胶采样器一次能采集到多种不同粒径的颗粒物，采集方便。

2、本实用新型的沉降式气溶胶采样器，能够实现在无人看管条件下连续采样。

3、本实用新型携带方便，可在室内进行采样且不受室外天气条件的限制。

4、本实用新型的沉降式气溶胶采样器设备简单，操作便捷，投资少，用途广泛，可用于日常采样，气溶胶科学研究采样，以及高空作业收集样品等。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型箱体内部俯视结构示意图；

图3为本实用新型采集箱的剖视结构示意图；

其中，1、进气口；2、密封垫；3、流量计；4、抽气泵；5、出气口；6、箱盖；7、箱体；8、样品槽。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做详细地说明，但本实用新型不限于此。

实施例1：

一种沉降式气溶胶采样器，如图1、图2、图3所示，包括采集箱，采集箱包括箱体7和箱盖6，箱体7和箱盖6围成的空腔为沉降室，箱体7和箱盖6之间设置有密封垫2，密封垫2使箱体7与箱盖6之间连接更加紧密而不致漏气。箱体7内底部并排设置有3个样品槽8，相邻样品槽8之间的间隔为130mm，样品槽8内设置有载玻片，载玻片的上表面粘贴有采样膜，采集箱的一端设置有与沉降室相连通的进气口1，另一端设置有与沉降室相连通的出气口5，出气口5连接有出气管，出气管上设置有流量计3，出气管与抽气泵4相连通。抽气泵4的电机与电源开关和直流电源串联，所述的采集箱、流量计3和抽气泵4均设置在支架上。

所述的沉降室呈长方体形，沉降室的长为560mm，宽为100mm，高为25mm。

所述的样品槽8呈长方体形，样品槽8的长为70mm，宽为20mm，深为6mm。

优选的，进气口1的直径为3mm，出气口5的直径为5mm。

所述靠近进气口的样品槽距进气口的距离为90mm。

本实用新型优选的，所述的采样膜为单晶硅膜。

本实用新型的工作过程：本实用新型的沉降式气溶胶采样器，接通电源后开启抽气泵4，调节流量计3流量以控制抽气泵4的抽气速率，同时，气溶胶气体由进气口1以一定的流量进入沉降室。在沉降室内，由于颗粒物的自身重力作用，使得颗粒物产生了向下的速度，同时由于颗粒物具有水平方向的速度且水平方向速度相同，但由于在最终沉降速度不同，因此颗粒物沉降落入沉降室内样品槽的位置不同，不同粒径的颗粒物分别富集在三个不同的采样膜上，最终气体由出气口排出。根据实验需要进行，采样后的滤膜同载玻片一起放入载玻片盒中进行保存，便于进行室内显微镜和扫描电镜实验分析。

实验结果

利用本实用新型做以下三组实验，实验时间均相同，实验完成后分别记录一、二和三级采样槽内的颗粒物的平均粒径，实验结果参见表1。表格说明：距离进气口最近的样品槽为一级样品槽，次之为二级样品槽，最远的为三级样品槽，落入一级样品槽内的颗粒物为一级颗粒物，落入二级样品槽内的颗粒物为二级颗粒物，落入三级样品槽内的颗粒物为三级颗粒物，

第一组：气体由进气口1以0.05L/min的流量进入沉降室；

第二组：气体由进气口1以0.1L/min的流量进入沉降室；

第三组：气体由进气口1以0.2L/min的流量进入沉降室；

表1

流量L/min	0.05(第一组)	0.1(第二组)	0.2(第三组)
				在沉降室内的水平速度cm/s	0.033	0.667	1.332
一级颗粒物粒径/μm	3.06～2.65	4.33～3.75	6.13～5.31
				二级颗粒物粒径/μm	1.83～1.74	2.60～2.46	3.68～3.47
三级颗粒物粒径/μm	1.44～1.39	2.03～1.96	2.87～2.77

结论：对等流量的气流大气进行收集采样，颗粒物粒径不同，沉降速度不同。通过本实用新型的沉降式气溶胶采样器实验得出：不同粒径的颗粒物沉降在不同位置的采样膜上，粒径大的颗粒物落入离进气口近的样品槽内，粒径小的颗粒物落入离进气口远的样品槽内，通过本实用新型的沉降式气溶胶采样器能采集到不同粒径的颗粒物。

实施例2：

一种沉降式气溶胶采样器，结构如实施例1所述，不同之处在于：

沉降室的长为560mm，宽为150mm，高为35mm，

样品槽的长为70mm，宽为35mm，深为6mm。

所述的样品槽之间的间隔为150mm。

优选的，进气口的直径为3mm，出气口的直径为5mm。

所述靠近进气口的样品槽距进气口的距离为100mm。

利用本实用新型做以下三组实验，实验时间均相同，实验完成后分别记录一、二和三级采样槽内的颗粒物的平均粒径，实验结果参见表2。

第一组：气体由进气口1以0.05L/min的流量进入沉降室；

第二组：气体由进气口1以0.1L/min的流量进入沉降室；

第三组：气体由进气口1以0.2L/min的流量进入沉降室；

表2

流量L/min	0.05(第一组)	0.1(第二组)	0.2(第三组)
				在沉降室内的水平速度cm/s	0.016	0.032	0.063
一级颗粒物粒径/μm	2.37～2.04	3.37～2.89	4.74～4.09
				二级颗粒物粒径/μm	1.41～1.33	1.99～1.88	2.81～2.65
三级颗粒物粒径/μm	1.10～1.07	1.55～1.50	2.19～2.11

实施例3：

沉降室的长为560mm，宽为200mm，高为20mm，

样品槽的长为70mm，宽为25mm，深为6mm。

所述的样品槽之间的间隔为120mm。

优选的，进气口的直径为3mm，出气口的直径为5mm。

所述靠近进气口的样品槽距进气口的距离为100mm。

利用本实用新型做以下三组实验，实验时间均相同，实验完成后分别记录一、二和三级采样槽内的颗粒物的平均粒径，实验结果参见表3。

第一组：气体由进气口1以0.05L/min的流量进入沉降室；

第二组：气体由进气口1以0.1L/min的流量进入沉降室；

第三组：气体由进气口1以0.2L/min的流量进入沉降室；

表3

流量L/min	0.05(第一组)	0.1(第二组)	0.2(第三组)
				在沉降室内的水平速度cm/s	0.021	0.042	0.083
一级颗粒物粒径/μm	2.01～1.83	2.91～2.60	4.11～3.68
				二级颗粒物粒径/μm	1.31～1.25	1.86～1.77	2.63～2.50
三级颗粒物粒径/μm	1.04～1.01	1.47～1.44	2.08～2.03

Claims

1.一种沉降式气溶胶采样器，其特征在于：包括采集箱，所述的采集箱包括箱体和箱盖，箱体和箱盖围成的空腔为沉降室，箱体和箱盖之间设置有密封垫，箱体内底部并排设置有样品槽，样品槽内设置有载玻片，载玻片的上表面粘贴有采样膜，采集箱的一端设置有与沉降室相连通的进气口，另一端设置有与沉降室相连通的出气口，出气口连接有出气管，出气管上设置有流量计，出气管与抽气泵相连通。

2.根据权利要求1所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：所述样品槽的数量为3-7个。

3.根据权利要求1所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：所述的沉降室呈长方体形，沉降室的长为500mm-600mm，宽为100mm-200mm，高为10mm-40mm。

4.根据权利要求1所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：所述的样品槽呈长方体形，样品槽的长为70mm-80mm，宽为20mm-35mm，深为6mm-9mm。

5.根据权利要求2所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：所述的相邻样品槽之间的间隔为120mm-150mm。

6.根据权利要求1所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：进气口的直径为2mm-4mm，出气口的直径为5mm-7mm。

7.根据权利要求1所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：所述靠近进气口的样品槽距进气口的距离为90mm-100mm。

8.根据权利要求1所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：所述的采样膜为单晶硅膜、碳膜、薄铝膜或薄银膜之一。

9.根据权利要求1所述的沉降式气溶胶采样器，其特征在于：所述的采集箱、流量计和抽气泵均设置在支架上。