CN218524650U - 一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，属于环境监测技术领域；解决了传统在线气相色谱系统存在测量环境空气样品的丢失导致检测结果不准确的问题；包括主控系统、标气通道、样气通道、三路工作气通道、两路废气通道、富集冷阱装置、除水阱装置、FID检测器、色谱柱箱、六通阀和MFC质量流量计、采样泵，通过各电子阀组通过顺序控制有序切换，实现冷阱浓缩、除水阱装置的循环工作，有效的提高了监测的快速性、准确性、真实性；本实用新型应用于环境监测。

Description

一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置

技术领域

本实用新型提供了一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，属于环境空气检测技术领域。

背景技术

气相色谱仪是一种分离测定低沸点混合组分的重要仪器，气相色谱仪的工作原理是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析。由于物质的物性不同，其试样中各组分在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，虽然载气流速相同，各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。根据出峰位置，确定组分的名称，根据峰面积确定浓度大小。

传统在线气象色谱系统的监测流程包括，采空气样、采内标样、分析以及仪器平衡等过程；但是传统的空气采样过程中无法实现全天候且样品无损的连续采集，使得采集到的样品存在丢失从而使得检测结果不准确。

实用新型内容

本实用新型为了解决传统在线气相色谱系统存在测量环境空气样品的丢失导致检测结果不准确的问题，提出了一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，包括主控系统、标气通道、样气通道、三路工作气通道、两路废气通道、富集冷阱装置、除水阱装置、FID检测器、色谱柱箱、六通阀和MFC质量流量计、采样泵，所述标气通道连接标准空气经过第一电磁阀后接入除水阱装置，所述样气通道连接采样空气经过第二电磁阀后接入除水阱装置，除水阱装置接入六通阀的1孔；

三路工作气包括助燃空气、燃烧氢气和氮气，其中助燃空气经过第一EPC电子压力控制器、助燃空气气阻后进入FID检测器，燃烧氢气经过第二EPC电子压力控制器、氢气气阻后进入FID检测器，氮气分成两路，一路经过第三EPC电子压力控制器、尾吹气阻进入FID检测器，第三EPC电子压力控制器还连接反吹气气阻经过第三电磁阀接入六通阀的1孔，另一路经过第四EPC电子压力控制器、载气气阻后接入六通阀的4孔，FID检测器连接色谱柱箱内部设置的总烃色谱柱和苯系物色谱柱后接入六通阀的5孔，六通阀的6孔连接富集冷阱装置的一侧，富集冷阱装置的另一侧连接六通阀的3孔，六通阀的2孔连接MFC质量流量计、采样泵后接入排空管；

两路废气通道的其中一路废气经过第四电磁阀后接入除水阱装置，另一路废气经过第五电磁阀后接入六通阀的2孔与MFC质量流量计连接的气路上。

所述色谱柱箱的箱壁由不锈钢板制成，不锈钢板的夹层中填充有保温材料，色谱柱箱内设置有电加热装置、温度测量装置、总烃色谱柱与苯系物色谱柱，其中总烃色谱柱与苯系物色谱柱采用并联方式连接。

所述六通阀通过电机驱动。

四个EPC电子压力控制器控制的压力范围为0-100Psi。

所述MFC质量流量计的流量控制范围为0-100ml/min。

所述六通阀在打开状态时6孔与1孔相通，2与3孔相通，4与5孔相通，所述六通阀在关闭状态时1与2孔相通，3与4孔相通，5与6孔相通。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型提供的用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置实现了在常温条件下对环境空气中非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯含量的快速、高效、准确的连续自动监测，流程简明，操作简单，通过各电子阀组通过顺序控制有序切换，实现冷阱浓缩、除水阱装置的循环工作，有效的提高了监测的快速性、准确性、真实性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种可同时测量环境空气中非甲烷总烃以及苯系物（苯、甲苯、二甲苯）的在线监测装置，包含标气通道，样气通道，3路工作气（氮气，氢气，除烃空气），4个EPC电子压力控制器（0~100Psi），5个气阻，1个MFC电子质量流量控制器（0~100ml/min），4个电磁阀，1台采样泵，1个六通阀，1个富集冷阱装置，1个除水阱装置，1个色谱柱箱，一台FID检测器。本监测装置通对各电子被控组件控制完成气路切换色谱分析工作。

本实用新型的监测装置由准备阶段，采样阶段，脱附阶段，GC-FID分析阶段，活化、反吹阶段组成。在对环境空气VOCs的监测中实现非甲烷总烃与苯系物的同时监测，其中非甲烷总烃为直接测量法，此方法区别于大多数气相色谱仪的差减法数据更为准确直观。

本实用新型采用的非甲烷总烃直接测量法的工作原理为，富集冷阱装置在低温下对环境空气中低浓度的VOCs进行浓缩富集，空气中的甲烷直接穿透冷阱Tenax复合吸附剂而不被捕获，富集完成后经过脱附VOCs进入总烃色谱柱，最后由FID检测器检出，区别于大多数总烃-甲烷-非甲烷总烃的测量方法更为精准。

本实用新型的富集冷阱装置、除水阱装置均采用电子制冷技术对其进行低温冷冻。空气中的水和VOCs分别被除水阱和吸附阱捕集，通过快速加热解析出VOC，并快速进样，一部分VOCs进入总烃柱另一部分进入苯色谱柱，经过程序温升控制色谱柱对VOCs，最后被FID检测器检测。

本实用新型采用的各电子控制器工作原理如下：

六通阀工作原理：六通阀由电机驱动，通过电机的正转反转来切换阀的ON、OFF状态，在OFF状态下1与2孔相通，3与4孔相通，5与6孔相通，待切阀后变为ON状态后6与1孔相通，2与3孔相通，4与5孔相通。

MFC的工作原理：MFC全称质量流量控制器，由主控系统下发流量参数至MFC控制器，在采样富集阶段实现对样品的精准定量。

EPC的工作原理：EPC全称是电子压力控制器，配合气阻使用可以将氮气，氢气，助燃空气等工作气实现电子控制气路进行稳定压力和流量。

电磁阀工作原理：得电后电磁阀两端气路连通。

色谱柱箱：色谱柱箱的箱壁由带夹层的不锈钢板制成，其中夹层中使用玻璃纤维保温材料填充，柱箱内有电加热装置，温度测量装置，总烃色谱柱与苯系物色谱柱采用并联方式连接。

FID检测器：氢火焰离子化检测器，检测器使用氢气空气进行燃烧

本实用新型的使用原理为：空闲状态：助燃空气与氢气分别均通过第一EPC、第二EPC控制进入FID检测器燃烧。高纯氮气通过两个EPC为系统提供载气、反吹气与尾吹气。主控系统控制六通阀处于ON状态，载气通过六通阀的4、5孔后进入色谱柱。除水阱装置与富集冷阱装置处于高温加热状态，反吹气、废气1、废气2的电磁阀处于打开状态，标准气、采样空气的电磁阀、MFC、采样泵全关状态。

准备阶段：主控系统进入准备状态时除水阱装置、富集冷阱装置进入降温模式，当温度达到0℃阈值时系统即完成准备状态。

采样阶段：准备状态完成同时进入采样状态，主控系统关闭反吹、废气1、废气2、标气的电磁阀，开启采样空气的电磁阀、MFC、采样泵，六通阀保持ON状态不变，等待采样倒计时结束。

脱附进样阶段：采样倒计时结束同时进入脱附阶段，主控系统控制六通阀由ON进入OFF状态同时快速加热富集冷阱装置到240℃，载气通过六通阀的4、3孔进入富集冷阱装置，载气带载VOCs物质经过六通阀的1、6孔进入色谱柱进行选择分离，系统等待进样倒计时结束后控制六通阀由OFF转为ON状态。

GC-FID分析阶段：脱附进样阶段完成后，VOSs物质在总烃色谱柱与苯系物色谱柱中被选择分离有化学特性决定组分出峰时间。

本实用新型的监测装置通过上述阶段周期性的对环境大气的非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯的含量数据进行监测。

关于本实用新型具体结构需要说明的是，本实用新型采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本实用新型提出的技术问题，本实用新型中出现的部件、模块、具体元器件的型号、相互间连接方式以及，由上述技术特征带来的常规使用方法、可预期技术效果，除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的专利、期刊论文、技术手册、技术词典、教科书中已公开内容，或属于本领域常规技术、公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，其特征在于：包括主控系统、标气通道、样气通道、三路工作气通道、两路废气通道、富集冷阱装置、除水阱装置、FID检测器、色谱柱箱、六通阀和MFC质量流量计、采样泵，所述标气通道连接标准空气经过第一电磁阀后接入除水阱装置，所述样气通道连接采样空气经过第二电磁阀后接入除水阱装置，除水阱装置接入六通阀的1孔；

三路工作气包括助燃空气、燃烧氢气和氮气，其中助燃空气经过第一EPC电子压力控制器、助燃空气气阻后进入FID检测器，燃烧氢气经过第二EPC电子压力控制器、氢气气阻后进入FID检测器，氮气分成两路，一路经过第三EPC电子压力控制器、尾吹气阻进入FID检测器，第三EPC电子压力控制器还连接反吹气气阻经过第三电磁阀接入六通阀的1孔，另一路经过第四EPC电子压力控制器、载气气阻后接入六通阀的4孔，FID检测器连接色谱柱箱内部设置的总烃色谱柱和苯系物色谱柱后接入六通阀的5孔，六通阀的6孔连接富集冷阱装置的一侧，富集冷阱装置的另一侧连接六通阀的3孔，六通阀的2孔连接MFC质量流量计、采样泵后接入排空管；

两路废气通道的其中一路废气经过第四电磁阀后接入除水阱装置，另一路废气经过第五电磁阀后接入六通阀的2孔与MFC质量流量计连接的气路上。

2.根据权利要求1所述的一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，其特征在于：所述色谱柱箱的箱壁由不锈钢板制成，不锈钢板的夹层中填充有保温材料，色谱柱箱内设置有电加热装置、温度测量装置、总烃色谱柱与苯系物色谱柱，其中总烃色谱柱与苯系物色谱柱采用并联方式连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，其特征在于：所述六通阀通过电机驱动。

4.根据权利要求1所述的一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，其特征在于：四个EPC电子压力控制器控制的压力范围为0-100Psi。

5.根据权利要求1所述的一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，其特征在于：所述MFC质量流量计的流量控制范围为0-100ml/min。

6.根据权利要求3所述的一种用于连续监测环境空气中非甲烷总烃+苯系物的装置，其特征在于：所述六通阀在打开状态时6孔与1孔相通，2与3孔相通，4与5孔相通，所述六通阀在关闭状态时1与2孔相通，3与4孔相通，5与6孔相通。

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