CN212008459U - 一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，包括装置本体，所述装置本体包括内旋子和外夹层；所述外夹层旋转套置在内旋子上，所述内旋子内置有采样管，所述外夹层包括前端气体进样口、后端气体出口以及质谱进样气口，所述采样管的两端分别与前端气体进样口、后端气体出口对接实现气体流通；所述采样管的一端连接有多孔塑料滤盖；所述采样管上缠绕有电加热线圈，所述采样管内填充气体吸附富集填料。之前的检测方法是气相色谱与质谱(GC‑MS)结合，耗时较长，现可通过本实用新型将质谱检测周期缩短，高效率化，实时检测实际情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种吸附材料填充的自动化采样结构，具体是一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置。
背景技术
质谱仪是分析领域里不可或缺的重要仪器之一，其自身的高灵敏、高选择及分析速度快的性能使得质谱分析结果已成为未知物的黄金检测标准。传统质谱仪由于体积、重量和功耗的限制，只能作为实验室的分析手段，而便携质谱仪将其优越性发挥到了现场。我国过去几十年经济的快速发展使得环境污染问题日趋严重，其中大气污染物由于其本身浓度稀薄，迁移速度快，影响范围广，成分复杂的特点，成为环境检测领域的重点和难点。
目前的检测方法是气相色谱与质谱(GC-MS)结合，该方法检测周期长，耗时耗力，无法反应实时情况。开发在线富集进样装置势在必行。对于大气中含量稀薄的易挥发有机物(VOCs)，在线进样装置可有效地将富集、解吸集一体，增加对易挥发有机污染物的检测灵敏度。对于GC-MS联用仪器，质谱作为检测器起到的是鉴定和定量的作用，而气相色谱主要作用是预分离。为了简化现场检测设备，气象色谱的作用可被具有选择性吸附能力的材料替代，利用较为常用的在线连用方式——管内固相微萃取对气体自动化富集进样。
实用新型内容
为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，包括装置本体，所述装置本体包括内旋子和外夹层；所述外夹层旋转套置在内旋子上，所述内旋子内置有采样管，所述外夹层包括前端气体进样口、后端气体出口以及质谱进样气口，所述采样管的两端分别与前端气体进样口、后端气体出口对接实现气体流通；所述采样管的一端连接有多孔塑料滤盖；所述采样管上缠绕有电加热线圈，所述采样管内填充气体吸附富集填料。
作为本实用新型一种优选的技术方案,所述内旋子的径向端面外围设置有凹槽，所述凹槽上设置有橡胶密封圈。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述外夹层包括第一组成部及第二组成部。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述内旋子、所述外夹层和所述多孔塑料滤盖由聚醚醚酮材料制成，所述的采样管由S304不锈钢材料制成。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述富集填料由石墨烯、碳纳米管或金属有机骨架材料的其中一种或几种混合制成。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述质谱进样气口设置在与前端气体进样口和后端气体出口的呈90度角方向上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
目前的检测方法是气相色谱与质谱(GC-MS)结合，现可通过本实用新型可将现有方法的检测周期缩短，高效率化，实时检测实际情况。
附图说明
图1是本实用新型实施例的剖视结构图。
图2是本实用新型实施例的结构分解图。
图3是本实用新型实施例的一种实施方式的示意图。
图4是图3转换成另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，包括装置本体，装置本体包括内旋子1和外夹层2；外夹层2包括前端气体进样口3、后端气体出口5以及质谱进样气口7，采样管4的两端分别与前端气体进样口3、后端气体出口5对接实现气体流通，外夹层2上的前端气体进样口3和后端气体出口5的直径为3mm，采样管4长度为80mm。内旋子1的径向端面外围设置有一层深1mm，高1mm的凹槽10，凹槽10上设置有橡胶密封圈，凹槽10深度在2mm，可使用的凹槽10的O圈12截面直径为5.3±0.13mm，内径为75±0.53mm，在凹槽10沿任意直径方向上留有两个直径为3mm的圆孔。外夹层2内径为83mm，略长于采样管，略短于凹槽10外径。外夹层2内套设置有内旋子1，内旋子1内置有采样管4，采样管4的外径为3mm。该内旋子1外径为77mm，略长于使用的O圈12内径，略短于采样管长度。采样管4的出气口端带有内螺纹，用于连接有多孔塑料滤盖11。多孔塑料滤盖11呈瓶盖状，其盖顶上具有供气体流出的孔道，多孔塑料滤盖11的盖侧壁的外螺纹与采样管4之间通过螺纹连接。内旋子1、外夹层2和多孔塑料滤盖11都是由聚醚醚酮材料制成，采样管4为S-304不锈钢材料。其中聚醚醚酮材料的耐高温、导热性差的特点有助于延长在线富集进样装置的使用寿命，不锈钢材料良好的导热性使得气体以更快速度从吸附材料上脱附。
在附图2，本实用新型的组装阶段，首先将富集填料吸附在采样管4内，富集填料为石墨烯、碳纳米管或金属有机骨架材料。采样管4与外夹层2的后端气体出口5或质谱进样气口7相互连通的一端填塞一部分脱脂棉，随后通过多孔塑料滤盖11固定脱脂棉，防止吸附材料及脱脂棉被气流冲走堵塞真空管路。装填好富集填料的采样管4通过外夹层2的前端气体进样口3插入在内旋子1内，随后将电加热丝6缠绕在采样管4外壁上。质谱进样气口7设置在与前端气体进样口3和后端气体出口5的呈90度角方向上。采样管4的两端被嵌在凹槽10内的O圈12包覆住未露出，从而达到在旋转过程中O圈12与采样管4同步转动，且防止外界气体进入或样品气体在解吸过程中外溢的密封作用。组装好的内旋子1卡在已经固定在质谱仪的外夹层2上；外夹层2包括第一组成部8及第二组成部9，并用螺栓和双孔螺母将第一组成部8与第二组成部9相互固定连接起来。
如图3，采样阶段，当内旋子1旋转到附图3的位置时，当气体由于压差流从前端气体进样口3进入时，采样管4通过外夹层2的前端气体进样口3插入在内旋子1内；采样管4上缠绕有电加热线圈6，采样管4内填充气体吸附富集填料，气体流经入采样管4时并从后端气体出口5被真空泵抽走时，其中的目标物被不断吸附累积在管内填料上。采样完成后，内旋子1旋转到如附图4所示位置，并同时通过设置有加热电源使电加热线圈加热采样管4，由于气体分子在不同温度下对吸附材料的亲和性的差异，在常温下被吸附在材料上的样品分子在高温下脱附，在质谱真空腔构造的压差环境下被吸入质谱进样口电离分析。而质谱仪电离源可采用电子轰击电离源。为了实现不同气体分子的预分离，可采用缓慢升温的办法，使对吸附材料具有不同亲和性的分子顺次解吸下来。为了消除样品残留对下次检测的干扰，每采集一次样品分析时，电热丝最终温度需要升到200℃左右保持一段时间，保证质谱检测不到目标物信号峰。分析完成后停止加热，让采样管4自然冷却。
目前的检测方法是气相色谱与质谱(GC-MS)结合，通过本实用新型可将现有方法的检测周期缩短，高效率化，实时检测实际情况。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，其特征在于：包括装置本体，所述装置本体包括内旋子和外夹层；所述外夹层旋转套置在内旋子上，所述内旋子内置有采样管，所述外夹层包括前端气体进样口、后端气体出口以及质谱进样气口，所述采样管的两端分别与前端气体进样口、后端气体出口对接实现气体流通；所述采样管的一端连接有多孔塑料滤盖；所述采样管上缠绕有电加热线圈，所述采样管内填充气体吸附富集填料。
2.根据权利要求1所述的一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，其特征在于：所述内旋子的径向端面外围设置有凹槽，所述凹槽上设置有橡胶密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，其特征在于：所述外夹层包括第一组成部及第二组成部。
4.根据权利要求1所述的一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，其特征在于：所述内旋子、外夹层和多孔塑料滤盖由聚醚醚酮材料制成，所述的采样管由S304不锈钢材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，其特征在于：所述富集填料由石墨烯、碳纳米管或金属有机骨架材料的其中一种或几种混合制成。
6.根据权利要求1所述的一种基于三通阀结构的在线气体样品富集进样装置，其特征在于：所述质谱进样气口设置在与前端气体进样口和后端气体出口的呈90度角方向上。
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