CN207816692U - 一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置 - Google Patents

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薛丽坤
王新锋
赵亚楠
李锐
陈天舒
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栗泽苑
孙静静
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Abstract

本实用新型涉及一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，包括依次连接的旋风切割除湿装置、加热装置和Nafion干燥管回流吹扫装置；所述的旋风切割除湿装置包括旋风切割器，所述的加热除湿装置包括加热管，所述的Nafion干燥管回流吹扫装置包括Nafion干燥管和回流吹扫装置，旋风切割器的出口与加热管的进口连接，加热管的出口通过变径三通分别与Nafion干燥管、回流吹扫装置连接，回流吹扫装置的另一端连接在Nafion干燥管的底部。本实用新型通过三级除湿装置逐步去除采样气体中的水分，能有效降低样品气体的湿度，去除了水分对仪器信号的干扰，保证了监测数据的准确性，同时该除湿装置对采样污染物无任何影响，不会造成采样污染物损失，可以保证大气采样的精准性。

Description

一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，属于环保设备的技术领域。
背景技术
随着我国现代工业的快速发展、城市化进程的不断推进，光化学烟雾和雾霾等大气环境污染问题形势严峻，对人们的生活和健康、自然环境与生态系统带来了严重影响。大气环境污染的根本原因是人为活动导致的污染物的大量排放(如燃煤发电和取暖、机动车尾气、生物质燃烧、工业生产等)及一次污染物的二次转化。不利气象条件的出现，例如静风、逆温等，会导致空气质量恶化、大气能见度降低，污染物的传输还会导致城市与大型工业源下风向污染加重等问题。在此背景下，我们需要开展全面的大气观测实验，深入研究大气污染物的主要成分、浓度水平、变化特征、来源与转化，从而为大气污染治理和空气质量改善提供理论依据和科学支撑。
高山、沿海、多雨地区的大气污染物浓度与组成代表特定区域的大气污染特征，然而这些地区云雾多、湿度高的环境条件对开展大气污染物测量实验带来了很大困难。雾滴、雨滴、冷凝水等在采样管内会吸收或吸附气态和颗粒物态污染物导致测量浓度低估，液态水沿着采样管进入仪器还会干扰仪器信号、影响监测数据的准确性，甚至会造成仪器的损坏。因此，迫切需要稳定、可控的大气痕量气态污染物采样测量装置的除湿装置，在潮湿大气环境下对样品空气进行除湿，减小或消除过多水分对大气采样和测量的影响，从而获得准确的大气监测数据。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，本实用新型通过三级除湿装置逐步去除采样气体中的水分，能有效降低样品气体的湿度，去除了水分对仪器信号的干扰，保证了监测数据的准确性，同时该除湿装置对采样污染物无任何影响，不会造成采样污染物损失，可以保证大气采样的精准性。
本实用新型的技术方案为：
一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，包括依次连接的旋风切割除湿装置、加热装置和Nafion干燥管回流吹扫装置；所述的旋风切割除湿装置包括旋风切割器，所述的加热除湿装置包括加热管，在加热管的外部缠绕设置有加热带，所述的Nafion干燥管回流吹扫装置包括Nafion干燥管和回流吹扫装置，旋风切割器的出口通过Teflon采样管与加热管的进口连接，加热管的出口通过变径三通分别与Nafion干燥管、回流吹扫装置连接，回流吹扫装置的另一端连接在Nafion干燥管的底部。
进行高山、沿海、多雨地区的大气污染物采样时，旋风切割除湿装置位于采样室室外，加热装置和Nafion干燥管回流吹扫装置位于室内进行采样。
根据本实用新型优选的，所述的回流吹扫装置包括硅胶干燥管和真空泵，真空泵设置在硅胶干燥管的管路上，在硅胶干燥管上还设置有转子流量计。
根据本实用新型优选的，硅胶干燥管的进口连接在变径三通的其中一个出口上，硅胶干燥管的出口连接在Nafion干燥管的底部。回流吹扫装置对加热装置加热后的采样气体进行分支，分支后的采样气体通过回流吹扫装置干燥后从Nafion干燥管底部回流至Nafion干燥管内，对Nafion干燥管内的采样气体回流吹扫进一步去除水分。
根据本实用新型优选的，加热除湿装置还包括温湿度探头，Teflon采样管的出口与加热管的进口通过三通连接，温湿度探头设置在三通内，温湿度探头和加热带与温湿度控制器电连接。温湿度控制器用于动态控制加热带加热样品空气的温度和湿度。温湿度探头可以实时对旋风切割后的采样气体进行温度、湿度检测。
根据本实用新型优选的，旋风切割器的进口端连接有蠕动泵，蠕动泵连接有单向防回流控制阀。单向防回流控制阀防止多余气体进入管路。
根据本实用新型优选的，所述加热带的外侧包裹有保温层。可减少热量散失，减小样气温度和湿度的波动。
根据本实用新型优选的，所述的旋风切割器还连接有转子流量计，用于控制通过旋风切割器的样气流量与切割器相匹配。
根据本实用新型优选的，所述的加热管为Teflon管。便于与Teflon采样管连接。
根据本实用新型优选的，所述Nafion干燥管的出气口与痕量气体测量仪器连接。
旋风切割器、Teflon采样管、Nafion干燥管、转子流量计均为现有市购产品。
所述痕量气态污染物包括SO2、NOx、CO和O3。
一种用于大气污染物痕量气体采样测量的三联除湿装置的除湿过程，包括步骤如下：
通过转子流量计控制采样流量，确保通过旋风切割器进入采样管的样气流量为10L/min，旋风切割器在最前端切除液态水，切除的液态水储存于旋风切割器下端的Teflon瓶中；而样气向上经采样管进入室内缠有加热带的采样管中。进入采样管的样气经加热被进一步除湿，温湿度探头插入Teflon变径三通中，此探头与温湿控制器相连，控制器的湿度设为报警模式，样气的相对湿度高于70％时通电，温度设为控制模式，样气温度低于32℃时通电加热、高于34℃时断电，此温度根据《环境空气质量手工监测技术规范》设定，根据室外温度高低相应进行调节，确保样气湿度不会对痕量气体(SO2、NOx、CO、O3)的性质与测量仪器产生影响；经过加热带加热的气体进入到Nafion干燥管中，该干燥管利用外管和内管之间的水气分压差，将水分渗透出外管，由吹扫气带走。
模拟测试实验已验证了该三联除湿装置的有效性，在实验室测定了该三联除湿装置的除湿效率，除湿效果良好；同时测量了该三联除湿装置引起的痕量气体的损失程度，利用标准气体稀释对比经过除湿装置和未经过除湿装置的气体的浓度，发现除湿装置前后浓度相差不大，说明了该三联除湿装置对痕量气体的测量影响很小，适用于高山站或沿海多雨地区的痕量气体的采样与测量。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过三级除湿装置逐步去除采样中的水分，能有效降低样品空气的湿度，去除了水分对仪器信号的干扰，保证了监测数据的准确性，同时该除湿装置对采样污染物无任何影响，不会造成采样污染物损失，可以保证大气采样的精准性。
附图说明
图1为用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置的结构示意图；
其中，1、旋风切割器；2、Teflon采样管；3、温湿探头；4、加热带；5、变径三通；6、硅胶干燥管；7、转子流量计；8、Nafion干燥管；9、真空泵。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。
实施例转子流量计为美国Dwyer的RMB-50D-SSV，流量范围为0.6-5L/min；旋风切割器为美国URG公司的URG-2000-30EN，流量为10L/min时的切割粒径为2.5μm；加热带购自美国Omega公司，功率为313W；Nafion干燥管购自美国博纯公司，为管壳式结构，半渗透膜的材料为全氟-3,6-二环氧-4-甲基-7-癸烯-硫酸和Teflon的共聚物，适宜的流量范围为1-4L/min；真空泵为德国KNF N026隔膜真空泵，最大抽气流量为20L/min，用于抽取采样管中多余的气体经干燥后作为Nafion干燥管的吹扫气。
实施例1
一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，结构如图1所示，包括依次连接的旋风切割除湿装置、加热装置和Nafion干燥管回流吹扫装置；所述的旋风切割除湿装置包括旋风切割器1，旋风切割器1的进口端连接有蠕动泵，蠕动泵连接有单向防回流控制阀，加热除湿装置包括加热管，在加热管的外部缠绕设置有加热带4，加热管为Teflon管，旋风切割器2的出口与Teflon采样管2的进口连接，Teflon采样管2的出口与加热管的进口连接。
Nafion干燥管回流吹扫装置包括Nafion干燥管8和回流吹扫装置，回流吹扫装置包括硅胶干燥管6和真空泵9，真空泵9设置在硅胶干燥管6的管路上，在硅胶干燥管上还设置有转子流量计7。加热管的出口与变径三通5的进口连接，变径三通5的一个出口与回流吹扫装置的硅胶干燥管进口连接，另一个出口与Nafion干燥管的进口连接，硅胶干燥管6的出口连接在Nafion干燥管8的底部。Nafion干燥管的出气口与痕量气体测量仪器连接。回流吹扫装置对加热装置加热后的采样气体进行分支，分支后的采样气体通过回流吹扫装置干燥后从Nafion干燥管底部回流至Nafion干燥管内，对Nafion干燥管内的采样气体回流吹扫进一步去除水分。
实施例2
如实施例1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，所不同的是，所述加热除湿系统还包括温湿度探头，温湿度探头与温湿度控制器连接用于动态控制加热带加热样品空气的温度和湿度，温湿度探头位于三通中。
实施例3
如实施例1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，所不同的是，加热带的外侧包裹有保温层。用于减少热量的散失、减小样气温度和湿度的波动。
实施例4
如实施例1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，所不同的是，
旋风切割器1的进口端连接有蠕动泵，蠕动泵连接有单向防回流控制阀。单向防回流控制阀防止多余气体进入管路。
实施例5
如实施例1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，所不同的是，旋风切割器还连接有转子流量计，用于控制通过旋风切割器的样气流量与切割器相匹配。

Claims (9)

1.一种用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，包括依次连接的旋风切割除湿装置、加热装置和Nafion干燥管回流吹扫装置；所述的旋风切割除湿装置包括旋风切割器，所述的加热装置包括加热管，在加热管的外部缠绕设置有加热带，所述的Nafion干燥管回流吹扫装置包括Nafion干燥管和回流吹扫装置，旋风切割器的出口通过Teflon采样管与加热管的进口连接，加热管的出口通过变径三通分别与Nafion干燥管、回流吹扫装置连接，回流吹扫装置的另一端连接在Nafion干燥管的底部。
2.根据权利要求1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，所述的回流吹扫装置包括硅胶干燥管和真空泵，真空泵设置在硅胶干燥管的管路上，在硅胶干燥管上还设置有转子流量计。
3.根据权利要求2所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，硅胶干燥管的进口连接在变径三通的其中一个出口上，硅胶干燥管的出口连接在Nafion干燥管的底部。
4.根据权利要求1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，加热装置还包括温湿度探头， Teflon采样管的出口与加热管的进口通过三通连接，温湿度探头设置在三通内，温湿度探头和加热带与温湿度控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，旋风切割器的进口端连接有蠕动泵，蠕动泵连接有单向防回流控制阀，单向防回流控制阀防止多余气体进入管路。
6.根据权利要求1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，所述加热带的外侧包裹有保温层，可减少热量散失，减小样气温度和湿度的波动。
7.根据权利要求1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，所述的旋风切割器还连接有转子流量计，用于控制通过旋风切割器的样气流量与切割器相匹配。
8.根据权利要求1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，所述的加热管为Teflon管。
9.根据权利要求1所述的用于痕量气态污染物采样测量的三联除湿装置，其特征在于，所述Nafion干燥管的出气口与痕量气体测量仪器连接。
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