CN216350533U - 分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于在线气体检测分析技术领域，涉及一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述气路系统包括由两个六通阀、若干控制阀通过气体传输官路连接的富集模块、分析模块、分流/不分流控制模块及流量控制模块；所述富集模块包括半导体制冷组件、加热组件及吸附管。解决了现有技术中使用液氮制冷，需要经常添加液氮，应用条件受限制的问题，同时有效降低有机污染物进入检测器前的横向和纵向扩散问题，可以实现在线长期连续自动运行，操作简便，易维护。
Description
技术领域
本实用新型属于在线气体检测分析技术领域，涉及一种用于环境空气中挥发性有机物在线监测分析系统，特别是一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统。
背景技术
众所周知，环境挥发性有机化合物（VOCs）会引起各种影响人类健康的环境问题。其中，一些如苯或1,3-丁二烯实际上已知或怀疑对人类具有致癌、制畸和致突变的特性。然后，VOCs与氮氧化物一起，在光化学机制的作用下，导致在近地面的大气中形成次级有害化合物，如臭氧或过氧酰硝酸盐。故而对大气中的挥发性有机化合物进行实时、持续的监测已经成为人们的强烈要求。挥发性有机化合物主要由碳原子数可以到12（C12）的非甲烷碳氢化合物（NMHC）组成。
目前在VOCs各类分析方法中，基于抽气袋/采样罐的离线方法存在时间周期长、成本花费大的弊端，由于其不能对环境空气中挥发性有机物进行实时连续自动监测，不能对环境空气中VOCs浓度的变化实时捕捉，显然已无法满足多数现场监测要求。气相色谱法（氢火焰离子化检测器）是目前分析VOCs使用最广泛的方法。但环境空气中VOCs大部分组分是以痕量方式（ppb）存在的，因此需要对空气中样品进行富集浓缩后再进行分析。
目前浓缩的方法大致分为三类：物理吸附法，化学吸附方法，物理及化学混合吸附法。其中物理及化学混合吸附法中利用帕尔帖原理电子式降温搭配吸附剂吸附的方式近年来备受关注。
目前用于现场在线连续监测VOCs装置主要用于分析C2-C12化合物，并且C2-C6和C6-C12化合物要用两台监测设备分别监测，或者用高成本的中心分割技术的一台监测设备。
目前用于环境空气挥发性有机物检测的气路系统，流路复杂，尚未充分解决气体扩散问题，无法准确反映重点地区实时浓度。因此，研究开发稳定性好，灵敏度高，流路简单易操作且易维护的挥发性有机物在线检测气路系统，实现在线连续自动监测，对大气环境质量监测具有重要意义。
发明内容
本实用新型提供了一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，解决了现有技术中使用液氮制冷，需要经常添加液氮，应用条件受限制的问题，可以实现在线长期连续自动运行，操作简便，易维护。
本实用新型提供了一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，解决了现有技术中超低温物理吸附，成本高，操作复杂的问题，利用帕尔帖电子式降温搭配吸附剂方法可以实现样气高效率吸附，快速解析。
本实用新型提供了一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，解决了现有技术中在线监测利用两台设备或者高成本的中心切割技术监测C2-C12化合物的问题，利用双气路同时采样，分别浓缩C2-C6和C6-C12化合物，实现一台设备同时对C2-C12化合物进行实时在线连续监测。
本实用新型的主要技术方案：分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述气路系统包括由两个六通阀、若干控制阀通过气体传输官路连接的富集模块、分析模块、分流/不分流控制模块及流量控制模块；所述富集模块包括半导体制冷组件、加热组件及吸附管。
在一个优选或可选方案中，所述气路系统包括第一六通阀、第二六通阀、第一富集模块、第二富集模块、第一色谱柱、第二色谱柱、第一检测器、第二检测器、若干控制阀门以及用于各部件之间气体传输的管路；所述第一六通阀和第二六通阀通过管路连接；第一六通阀和第一富集模块连通，第一色谱柱设置于第一富集模块连接第一检测器的气路上，第二六通阀和第二富集模块连通，第二色谱柱设置于第二富集模块连接第二检测器的气路上，分流/不分流第一控制模块置于第一富集模块与第一色谱柱连通的气路上，分流/不分流第二控制模块置于第二富集模块与第二色谱柱连通的气路上，通过分流/不分流第一控制模块、分流/不分流第二控制模块对待测样气进行分流/不分流控制；第一流量控制模块连接第一富集模块，第二流量控制模块连接第二富集模块。
在一个优选或可选方案中，所述半导体制冷组件包括半导体制冷片、散热装置以及风扇，制冷温度范围为-30℃-10℃。
在一个优选或可选方案中，所述加热组件为缠绕在吸附管上的电热丝，加热温度范围为20℃-350℃。
在一个优选或可选方案中，所述分流/不分流控制模块调节的分流比为1:0-1:30。
在一个优选或可选方案中，所述第一检测器、第二检测器均连接两路气源系统，其中一路为氢气气源系统，另一路为空气气源系统。
在一个优选或可选方案中，所述第一检测器、第二检测器均为氢火焰离子化检测器且分别包括一个空气入口和一个氢气入口。
在一个优选或可选方案中，所述第一流量控制模块和第二流量控制模块均为EFC电子流量控制系统。
在一个优选或可选方案中，所述分流/不分流第一控制模块、分流/不分流第二控制模块选自针阀、背压阀、稳流阀或EFC。
在一个优选或可选方案中，所述第一色谱柱内包括5A分子筛，第二色谱柱内包括高分子聚合物。
本发明解决了现有技术中使用液氮制冷，需要经常添加液氮，应用条件受限制的问题，同时有效降低有机污染物进入检测器前的横向和纵向扩散问题，可以实现在线长期连续自动运行，操作简便，易维护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中，一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统中取样状态结构示意图。
图2为本发明实施例中，一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统中分析状态结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对于本发明进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，并非全部的实施例，基于本实施例，本领域其他人员在没有作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。
实施例
一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统的连接结构参考附图1和2，主要包括第一六通阀、第二六通阀、第一色谱柱、第二色谱柱、第一富集模块、第二富集模块、第一检测器、第二检测器、若干控制阀门以及用于各部件之间气体传输的管路；第一六通阀和第二六通阀通过管路连接，第一六通阀和第一富集模块连通，第一色谱柱设置于第一富集模块连接第一检测器的气路上，同时，第二六通阀和第二富集模块连通，第二色谱柱设置于第二富集模块连接第二检测器的气路上，分流/不分流第一控制模块放置于第一富集模块与第一色谱柱连通的气路上，分流/不分流第二控制模块放置于第二富集模块与第二色谱柱连通的气路上，待样气通过管路进入第一六通阀、第一富集模块、第二六通阀、第二富集模块、第一色谱柱、第二色谱柱、第一检测器、第二检测器，并利用分流/不分流第一控制模块、第二控制模块对待测样气进行分流/不分流控制后对挥发性有机物进行实时监测；第一流量控制模块连接第一富集模块，第二流量控制模块连接第二富集模块。
在本实施例中，六通阀可以选择隔膜阀、电动转子阀或气动转子阀，六通阀有初始状态和负载状态两种状态。
在本实施例中，五个电磁阀其中两个为两位三通阀，用于输送六通阀的驱动气，其他三个为两位两通阀，一个用于输送样气，一个用于输送氢气，一个用于吹扫。
在本实施例中，富集模块包括半导体制冷片、散热装置以及风扇，制冷温度范围为-30℃-10℃；加热组件为缠绕在吸附管上的电热丝，加热温度范围为20℃-350℃。两个富集模块可以根据所检测的物质的不同来决定富集模块的性能。本实施例中第一富集模块为高性能富集模块，降温可致-30℃，升温的速率可达100℃/s，第二富集模块为普通富集模块。
在本实施例中，分流/不分流控制模块可选用针阀、背压阀、稳流阀、EFC等。分流比可控制范围是1:0-1:30。
在本实施例中，第一检测器、第二检测器均为氢火焰离子化检测器且分别包括一个空气入口和一个氢气入口，两个检测器均连接两路气源系统，其中一路为氢气气源系统，另一路为空气气源系统。
在本实施例中，第一色谱柱内包括5A分子筛，第二色谱柱内包括高分子聚合物。
在本实施例中，第一流量控制模块和第二流量控制模块均为EFC电子流量控制系统。
在本实施例中，分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统的取样状态如附图1所示，运作流程如下：
一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统的取样状态，样气电磁阀处于开启状态，六通阀处于初始状态，样气经过样气电磁阀分别经过第一六通阀、第一富集模块和第二六通阀、第二富集模块，经过富集模块富集后，富集存储在富集管中。
在本实施例中，一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统的分析状态如附图2所示，运作流程如下：
环境空气挥发性有机物在线检测装置分析状态，样气电磁阀处于关闭状态，载气电磁阀处于开启状态，六通阀处于负载状态，载气（C6+）和载气（C2-C6）经过电磁阀、第一六通阀和第二六通阀、第一富集模块和第二富集模块，将富集管中的样气携带进入色谱柱（C6+）和色谱柱（C2-C6），进入色谱柱之前进行分流/不分流控制，经色谱柱分离后的样气分别进入FID（C6+）和FID（C2-C6）检测器，实现对样气中不同组分含量的分析。
本实施例中，气体流通管、富集管均为惰性管，防止样品气体在传输过程中被吸附。
Claims (10)
1.一种分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述气路系统包括由两个六通阀、若干控制阀通过气体传输官路连接的富集模块、分析模块、分流/不分流控制模块及流量控制模块；所述富集模块包括半导体制冷组件、加热组件及吸附管。
2.根据权利要求1所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述气路系统包括第一六通阀、第二六通阀、第一富集模块、第二富集模块、第一色谱柱、第二色谱柱、第一检测器、第二检测器、若干控制阀门以及用于各部件之间气体传输的管路；所述第一六通阀和第二六通阀通过管路连接；第一六通阀和第一富集模块连通，第一色谱柱设置于第一富集模块连接第一检测器的气路上，第二六通阀和第二富集模块连通，第二色谱柱设置于第二富集模块连接第二检测器的气路上，分流/不分流第一控制模块置于第一富集模块与第一色谱柱连通的气路上，分流/不分流第二控制模块置于第二富集模块与第二色谱柱连通的气路上，通过分流/不分流第一控制模块、分流/不分流第二控制模块对待测样气进行分流/不分流控制；第一流量控制模块连接第一富集模块，第二流量控制模块连接第二富集模块。
3.根据权利要求1所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述半导体制冷组件包括半导体制冷片、散热装置以及风扇，制冷温度范围为-30℃-10℃。
4.根据权利要求1所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述加热组件为缠绕在吸附管上的电热丝，加热温度范围为20℃-350℃。
5.根据权利要求1所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述分流/不分流控制模块调节的分流比为1:0-1:30。
6.根据权利要求2所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述第一检测器、第二检测器均连接两路气源系统，其中一路为氢气气源系统，另一路为空气气源系统。
7.根据权利要求2所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述第一检测器、第二检测器均为氢火焰离子化检测器且分别包括一个空气入口和一个氢气入口。
8.根据权利要求2所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述第一流量控制模块和第二流量控制模块均为EFC电子流量控制系统。
9.根据权利要求2所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述分流/不分流第一控制模块、分流/不分流第二控制模块选自针阀、背压阀、稳流阀或EFC。
10.根据权利要求2所述的分流/不分流挥发性有机物在线监测气路系统，其特征在于，所述第一色谱柱内包括5A分子筛，第二色谱柱内包括高分子聚合物。
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|---|---|---|---|---|
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| CN115031441B (zh) * | 2022-04-21 | 2023-10-10 | 碧兴物联科技(深圳)股份有限公司 | 一种应用于痕量VOCs检测的双通道三级制冷系统及方法 |
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