CN206891797U - 一种气体样品恒温采集装置 - Google Patents

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张晓旭
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Abstract

本实用新型涉及环境检测技术领域,公开了一种气体样品恒温采集装置。通过电子制冷片来控制处于制冷金属块中的采样吸附管及穿透吸附管的工作温度,一方面可实现在‑10~40℃区间控制采样吸附温度且温控波动范围≤1℃的目的,大大提升采样吸附的稳定性及最终检测结果的准确性,另一方面由于串联设计了采样吸附管和穿透吸附管,能够实现利用该穿透吸附管进行穿透实验的目的,使检测结果更加吻合行业标准。同时通过在气路末端配置电子流量控制器,可以实现高精度且低流速采集样品的目的,进而提高采样吸附管吸附待采样气体的效率。此外,所述气体样品恒温采集装置还具有冷量利用率高、组装方便、耐腐蚀强和结构简单等优点,便于实际推广和应用。

Description

一种气体样品恒温采集装置
技术领域
本实用新型涉及环境检测技术领域,具体地,涉及一种气体样品恒温采集装置。
背景技术
目前市面上的气体样品采样器,对采样吸附管的温度控制范围较窄、稳定性也较差,一般无法在零点以下进行气体吸附采集,吸附效率有限。同时在流速和设计方面,这些气体样品采样器也很难满足环保部行业标准《环境空气挥发性有机物的测定吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法》(HJ644-2013)和《固定污染源废气挥发性有机物的测定吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法》(HJ734-2014)的要求。即在前面两个行业标准中,建议的采样流速分别是10~200mL/min和20~50mL/min,均属于较低流速,而目前市场上的设备一般最低流速是0.1L/min,且精度较差。此外,虽然在标准HJ734-2014中提及了穿透的重要性,但是现有设备中却没有专门可为采样吸附管进行穿透实验的结构。
实用新型内容
针对现有气体样品采样器所存在的吸附温控范围较窄、稳定性较差、流速较高及无穿透设计的问题,本实用新型提供了一种新型的气体样品恒温采集装置。
本实用新型采用的技术方案,提供了一种气体样品恒温采集装置,包括采样加热管、三通电磁切换阀、活性碳净化管、第一电磁阀开关、采样吸附管、穿透吸附管、第二电磁阀开关、脱水管、电子流量控制器、抽气泵、制冷金属块和电子制冷片,其中,所述采样吸附管和所述穿透吸附管嵌在所述制冷金属块中,所述制冷金属块安装在所述电子制冷片的冷端表面上;所述采样加热管的输出端口连通所述三通电磁切换阀的公共端口,所述三通电磁切换阀的常闭端口依次连通所述活性碳净化管、所述第一电磁阀开关和所述脱水管的进气端口,所述三通电磁切换阀的常开端口依次连通所述采样吸附管、所述穿透吸附管、所述第二电磁阀开关和所述脱水管的进气端口,所述脱水管的出气端口依次连通所述电子流量控制器和所述抽气泵。
优化的,在所述电子制冷片的热端表面上安装有散热器。
优化的,所述三通电磁切换阀附着安装在金属块上,并在所述金属块中嵌有由PID控制器进行温控的加热棒。
优化的,在所述采样加热管的输出端口与所述三通电磁切换阀的公共端口之间设有细小颗粒过滤膜。进一步优化的,所述细小颗粒过滤膜为聚四氟乙烯滤膜。
优化的,在所述脱水管的出气端口与所述电子流量控制器之间设有细小颗粒过滤器。
优化的,在所述三通电磁切换阀的常开端口与所述采样吸附管之间串联有脱水模块。
优化的,所述采样加热管、所述三通电磁切换阀、所述活性碳净化管、所述第一电磁阀开关、所述采样吸附管、所述穿透吸附管和所述第二电磁阀开关分别采用惰性材质制成。
优化的,在所述脱水管的内部装填有用于除水的变色硅胶。
综上,采用本实用新型所提供的气体样品恒温采集装置,具有如下有益效果:(1)本实用新型通过电子制冷片来控制处于制冷金属块中的采样吸附管及穿透吸附管的工作温度,一方面可利用电子制冷片温控范围大及温控稳定性高和制冷金属块衡温的特点,实现在-10~40℃区间控制采样吸附温度且温控波动范围≤1℃的目的,大大提升采样吸附的稳定性及最终检测结果的准确性,特别是对于某些难以吸附的物质,能够进行低温吸附,扩展气体采样范围,另一方面由于串联设计了采样吸附管和穿透吸附管,能够实现利用该穿透吸附管进行穿透实验的目的,使检测结果更加吻合行业标准;(2)通过在气路末端配置电子流量控制器,可以实现高精度且低流速采集样品的目的,进而提高采样吸附管吸附待采样气体的效率,并且由于未吸附的目标成份(例如挥发性有机物)不会经过电子流量控制器,也就不会因为电子流量控制器内部的材质对挥发性有机物成份造成吸附损失;(3)针对水分含量高的气体样品,通过增配脱水模块,可以除去气样中的水分,减少水分对于采样管吸附、以及后续分析的影响,从而保证气体样品中的挥发性有机物全部得到测定,使结果更准确;(4)所述气体样品恒温采集装置还具有冷量利用率高、组装方便、耐腐蚀强和结构简单等优点,便于实际推广和应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的气体样品恒温采集装置在预采样阶段的气路结构示意图。
图2是本实用新型提供的气体样品恒温采集装置在采样阶段的气路结构示意图。
上述附图中:1、采样加热管 2、三通电磁切换阀 3、活性碳净化管 4、第一电磁阀开关 5、采样吸附管 6、穿透吸附管 7、第二电磁阀开关 8、脱水管 9、电子流量控制器 10、抽气泵 11、制冷金属块 12、电子制冷片 13、散热器 14、金属块 15、细小颗粒过滤膜 16、细小颗粒过滤器 17、脱水模块。
具体实施方式
以下将参照附图,通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的气体样品恒温采集装置。在此需要说明的是,对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型,但并不构成对本实用新型的限定。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,单独存在B,同时存在A和B三种情况,本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系,表示可以存在两种关系,例如,A/和B,可以表示:单独存在A,单独存在A和B两种情况,另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例一
图1示出了本实用新型提供的气体样品恒温采集装置在预采样阶段的气路结构示意图,图2示出了本实用新型提供的气体样品恒温采集装置在采样阶段的气路结构示意图。
本实施例提供的所述气体样品恒温采集装置,包括采样加热管1、三通电磁切换阀2、活性碳净化管3、第一电磁阀开关4、采样吸附管5、穿透吸附管6、第二电磁阀开关7、脱水管8、电子流量控制器9、抽气泵10、制冷金属块11和电子制冷片12,其中,所述采样吸附管5和所述穿透吸附管6嵌在所述制冷金属块11中,所述制冷金属块11安装在所述电子制冷片12的冷端表面上;所述采样加热管1的输出端口连通所述三通电磁切换阀2的公共端口COM,所述三通电磁切换阀2的常闭端口NC依次连通所述活性碳净化管3、所述第一电磁阀开关4和所述脱水管8的进气端口,所述三通电磁切换阀2的常开端口NO依次连通所述采样吸附管5、所述穿透吸附管6、所述第二电磁阀开关7和所述脱水管8的进气端口,所述脱水管8的出气端口依次连通所述电子流量控制器9和所述抽气泵10。
如图1和2所示,在所述气体样品恒温采集装置的结构中。所述采样加热管1用于加热保证样品流路的温度,使流过的气体样品中的挥发性有机物成份不会在管路内部吸附、冷凝等从而造成损失,其具体配置有由PID控制器进行温控的加热丝和热电偶。所述三通电磁切换阀2用于切换不同阶段的气路(即切换后续所述的预采样阶段的气路与采样阶段的气路)。所述活性碳净化管3用于吸附经过气体中的有机物,减少其对后续流路的影响,也防止污染环境。所述第一电磁阀开关4和所述第二电磁阀开关7分别用于在截止时防止另一并联气路中的气流窜入所属气路。所述采样吸附管5用于吸附目标气体(例如挥发性有机物),以便后续进行检测。所述穿透吸附管6用于吸附穿透前面采样吸附管5的目标气体(例如挥发性有机物),以便后续进行穿透实验。所述脱水管8用于脱去经过气体中的水份,在其内部可以但不限于装填有用于除水的变色硅胶。所述电子流量控制器9用于精确且稳定地控制气路中气流的速度。所述抽气泵10用于驱动气流。所述制冷金属块11用于传导来自所述电子制冷片12的冷量,并通过内嵌所述采样吸附管5及所述穿透吸附管6,以为它们提供均衡的温度环境,其可以但不限于为铝块。所述电子制冷片12用于宽范围且可稳定调控地为所述采样吸附管5及所述穿透吸附管6提供适应的冷量需求。
所述气体样品恒温采集装置的工作过程需分为预采样阶段和采样阶段两个阶段。如图2所示,在预采样阶段:导通所述三通电磁切换阀2的公共端口COM与常闭端口NC,导通所述第一电磁阀开关4,截止所述第二电磁阀开关7,然后启动所述抽气泵10,抽出所述采样加热管1中的“尾气”(即管内残留的气体),使在所述采样加热管1中充满样品气体,以保证吸附管在采样阶段时流经的气体全部为目标样品气体。如图1所示,在采样阶段:导通所述三通电磁切换阀2的公共端口COM与常开端口NO,截止所述第一电磁阀开关4,导通所述第二电磁阀开关7,然后启动所述抽气泵10,使所述采样加热管1中的样品气体在流动过程中被所述采样吸附管5及穿透吸附管6吸附。
由此,通过电子制冷片来控制处于制冷金属块中的采样吸附管及穿透吸附管的工作温度,一方面可利用电子制冷片温控范围大及温控稳定性高和制冷金属块衡温的特点,实现在-10~40℃区间控制采样吸附温度且温控波动范围≤1℃的目的,大大提升采样吸附的稳定性及最终检测结果的准确性,特别是对于某些难以吸附的物质,能够进行低温吸附,扩展气体采样范围,另一方面由于串联设计了采样吸附管5和穿透吸附管6,能够实现利用该穿透吸附管6进行穿透实验的目的,使检测结果更加吻合行业标准。同时通过在气路末端配置电子流量控制器10,可以实现高精度且低流速采集样品的目的(例如实现流速控制范围10~300mL/min,控制精度达0.1mL/min),进而提高采样吸附管吸附待采样气体的效率,并且由于未吸附的目标成份(例如挥发性有机物)不会经过电子流量控制器,也就不会因为电子流量控制器内部的材质对挥发性有机物成份造成吸附损失。
优化的,在所述电子制冷片12的热端表面上安装有散热器13。如图1和2所示,通过配置所述散热器13,可以进一步方便实现对所述电子制冷片12的稳定控制。此外,所述散热器13可以但不限于为铜质的散热器。
优化的,所述三通电磁切换阀2附着安装在金属块14上,并在所述金属块14中嵌有由PID(比例/Proportion、积分/Integral、导数/Derivative)控制器进行温控的加热棒。如图1和2所示,所述金属块14用于起到加热恒温作用,避免样品气体中的挥发性有机物在进入所述采样吸附管3之前因冷凝而附着在所述三通电磁切换阀2的内壁中(在采样吸附管前,所有流路部件都需要保温,例如控温到40℃左右),提高检测准确性。此外,所述金属块14可以但不限于为铝块。
优化的,在所述采样加热管1的输出端口与所述三通电磁切换阀2的公共端口COM之间设有细小颗粒过滤膜15。如图1和2所示,所述细小颗粒过滤膜15用于起到过滤气体样品中细小颗粒的作用,防止这些颗粒被吸附到所述采样吸附管5中,影响检测准确性。为了避免该过滤膜对挥发性有机物产生化学反应,确保检测准确性,所述细小颗粒过滤膜15优选为聚四氟乙烯滤膜(因其具有高度的惰性特性)。
优化的,在所述脱水管8的出气端口与所述电子流量控制器10之间设有细小颗粒过滤器16。如图1和2所示,所述细小颗粒过滤器16用于过滤流经气体中的细小颗粒或尘埃,特别是来自所述活性碳净化管3的细小活性炭颗粒和来自所述脱水管8中的细小硅胶颗粒,以保护所述电子流量控制器9不被堵塞。
优化的,在所述三通电磁切换阀2的常开端口NO与所述采样吸附管5之间串联有脱水模块17。如图1所示,所述脱水模块17用于脱去经过气体的水分,其采用低温冷凝的原理来去除水分(低温冷凝下来的水可以通过《水质挥发性有机物的测定吹扫捕集/气相色谱-质谱法》(HJ 639-2012)测定其中可能冷凝截留的挥发性有机物)。由此通过增配所述脱水模块17,可以除去高湿度气样中的水分,减少水分对于采样管吸附、以及后续分析的影响,从而保证气体样品中的挥发性有机物全部得到测定,使结果更准确。
优化的,所述采样加热管1、所述三通电磁切换阀2、所述活性碳净化管3、所述第一电磁阀开关4、所述采样吸附管5、所述穿透吸附管6和所述第二电磁阀开关7分别采用惰性材质制成。所述惰性材质可以但不限于为聚四氟乙烯材质。通过前述设置,可以使整个气路管路具有最高的化学惰性特性,有效防止它们与挥发性有机物发生化学反应或如吸附的物理反应。
具体的,如图1和2所示,介于所述采样加热管1至所述三通切换阀2之间的管路和所述细小颗粒过滤膜15,以及介于所述三通切换阀2至所述采样吸附管5之间的流路或介于所述三通切换阀2至所述脱水模块17之间的管线,都集中附着安装在所述金属块14上,以便待采集的挥发性有机物不会在这些地方发生冷凝现象。
本实施例提供的所述气体样品恒温采集装置,具有如下有益效果:(1)本实施例通过电子制冷片来控制处于制冷金属块中的采样吸附管及穿透吸附管的工作温度,一方面可利用电子制冷片温控范围大及温控稳定性高和制冷金属块衡温的特点,实现在-10~40℃区间控制采样吸附温度且温控波动范围≤1℃的目的,大大提升采样吸附的稳定性及最终检测结果的准确性,特别是对于某些难以吸附的物质,能够进行低温吸附,扩展气体采样范围,另一方面由于串联设计了采样吸附管和穿透吸附管,能够实现利用该穿透吸附管进行穿透实验的目的,使检测结果更加吻合行业标准;(2)通过在气路末端配置电子流量控制器,可以实现高精度且低流速采集样品的目的,进而提高采样吸附管吸附待采样气体的效率,并且由于未吸附的目标成份(例如挥发性有机物)不会经过电子流量控制器,也就不会因为电子流量控制器内部的材质对挥发性有机物成份造成吸附损失;(3)针对水分含量高的气体样品,通过增配脱水模块,可以除去气样中的水分,减少水分对于采样管吸附、以及后续分析的影响,从而保证气体样品中的挥发性有机物全部得到测定,使结果更准确;(4)所述气体样品恒温采集装置还具有冷量利用率高、组装方便、耐腐蚀强和结构简单等优点,便于实际推广和应用。
如上所述,可较好地实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言,根据本实用新型的教导,设计出不同形式的气体样品恒温采集装置并不需要创造性的劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,包括采样加热管(1)、三通电磁切换阀(2)、活性碳净化管(3)、第一电磁阀开关(4)、采样吸附管(5)、穿透吸附管(6)、第二电磁阀开关(7)、脱水管(8)、电子流量控制器(9)、抽气泵(10)、制冷金属块(11)和电子制冷片(12),其中,所述采样吸附管(5)和所述穿透吸附管(6)嵌在所述制冷金属块(11)中,所述制冷金属块(11)安装在所述电子制冷片(12)的冷端表面上;
所述采样加热管(1)的输出端口连通所述三通电磁切换阀(2)的公共端口(COM),所述三通电磁切换阀(2)的常闭端口(NC)依次连通所述活性碳净化管(3)、所述第一电磁阀开关(4)和所述脱水管(8)的进气端口,所述三通电磁切换阀(2)的常开端口(NO)依次连通所述采样吸附管(5)、所述穿透吸附管(6)、所述第二电磁阀开关(7)和所述脱水管(8)的进气端口,所述脱水管(8)的出气端口依次连通所述电子流量控制器(9)和所述抽气泵(10)。
2.如权利要求1所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,在所述电子制冷片(12)的热端表面上安装有散热器(13)。
3.如权利要求1所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,所述三通电磁切换阀(2)附着安装在金属块(14)上,并在所述金属块(14)中嵌有由PI D控制器进行温控的加热棒。
4.如权利要求1所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,在所述采样加热管(1)的输出端口与所述三通电磁切换阀(2)的公共端口(COM)之间设有细小颗粒过滤膜(15)。
5.如权利要求4所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,所述细小颗粒过滤膜(15)为聚四氟乙烯滤膜。
6.如权利要求1所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,在所述脱水管(8)的出气端口与所述电子流量控制器(10)之间设有细小颗粒过滤器(16)。
7.如权利要求1所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,在所述三通电磁切换阀(2)的常开端口(NO)与所述采样吸附管(5)之间串联有脱水模块(17)。
8.如权利要求1所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,所述采样加热管(1)、所述三通电磁切换阀(2)、所述活性碳净化管(3)、所述第一电磁阀开关(4)、所述采样吸附管(5)、所述穿透吸附管(6)和所述第二电磁阀开关(7)分别采用惰性材质制成。
9.如权利要求1所述的一种气体样品恒温采集装置,其特征在于,在所述脱水管(8)的内部装填有用于除水的变色硅胶。
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