CN219434674U - 大气颗粒物中碳质组分检测的富集解析装置、检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大气颗粒物中碳质组分检测的富集解析装置、检测设备，包括：管体，其内部设置有套管，并且所述管体分别与脱附管和出气管连通；套管，套管两侧分别为进样口和出样口；在所述颗粒物的进样方向上，在所述套管的出样口设置有滤膜和加热部件，其中所述加热部件能够对滤膜进行加热；脱附管，所述脱附管在所述颗粒物进样方向上所述滤膜处的下游或上游与所述管体连通，优选为下游；出气管，所述出气管在所述颗粒物进样方向上的所述滤膜处的下游与所述管体连通。本实用新型采用电磁直接加热的方式，对目前结构装置中的冷点、保温外壳以及滤膜易于取出等部件均进行了相应的优化，最大限度保证解析效率、减少物质的传输损失，提高对OCEC测量的灵敏度与准确性。

Description

大气颗粒物中碳质组分检测的富集解析装置、检测设备

技术领域

本实用新型属于环境监测技术领域，涉及一种大气颗粒物中碳质组分检测的富集解析装置、检测设备，具体涉及一种基于电磁加热的碳质组分检测的富集解析装置、检测设备。

背景技术

大气气溶胶碳质组分主要包括有机碳(Organic Carbon，OC)和元素碳(ElementalCarbon，EC)，是大气细粒子的重要组成部分，对大气环境及人体健康具有非常重要的影响。在大气气溶胶碳质组分的研究中，准确测定OC、EC的浓度，对研究大气化学反应和污染物的源解析具有重要意义。

目前对大气颗粒碳组分的监测基本以热分解-光学校准分析法为主，其原理是基于OCEC的热力学特征，对采集下来的有机碳物质OC、元素碳物质EC分别在无氧以及有氧条件下分步骤的进行程序升温，再将解析下来的物质通入催化氧化炉中氧化为二氧化碳，使用NDIR检测器对其进行测量。或者将二氧化碳再通入还原炉中还原转化为甲烷，使用FID对甲烷信号进行测量。其中为校正OC在无氧热解吸阶段中焦化为OPC(裂解碳)的含量，使用633nm激光全程照射滤膜，并根据透射光或者反射光的信号变化确定OC与EC的分割点，从而对OPC含量进行校正。

基于热光法原理对大气OCEC进行监测，保证其快速、精准的升降温以及光学的稳定性是准确切割与测量的关键因素。目前国内各大厂家对大气颗粒物中的碳质组分监测系统中的滤膜高温热解析基本采用加热丝缠绕管外壁或者自制的外置加热模块对管进行加热(如CN202110932037.8，CN201420653203.6等)，传统的电阻式升温方式加热效率较低，过高的加热温度导致热滞后较大，不易精确控温，且电阻丝容易因高温老化而烧断，即电阻式升温方式不适用于较高温度的加热；此外该电阻式加热是基于二级热传导对滤膜进行加热的，即加热丝/棒产生的热量通过石英外管再传递至滤膜处，该滤膜间接加热方式升温较慢，极易导致滤膜表面加热不均匀，无法保证对捕集下来的待测OCEC快速程序升温需求，降低了OCEC的脱附效率以及测量准确性。此外，目前各大厂家在制备仪器时，均未强调滤膜与氧化炉间的冷点问题，但在实际应用中，在解析的最后高温阶段(850℃)，滤膜与氧化炉间的管路单纯依靠热量传递往往达不到850℃，这会导致从滤膜中热解吸出来的待测物质在进入氧化炉前会因为壁面冷点附着在石英内壁上，造成物质的传输损失与测量的不完全、不准确。

在保证光路以及气路稳定性方面，对炉子与保温外壳的连接固定问题并没有统一规定，但在实际应用中，炉子稍微不稳定极易导致光路的不稳定，从而影响OC与EC的切割与测量。此外，目前各大厂家在滤膜更换时基本采用长镊子或者带弯钩的长针将滤膜勾出，该操作会损坏滤膜表面，无法保证富集在滤膜处物质信息的完整性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本实用新型针对大气颗粒物碳质组分富集热解析以及监测方面进行优化，设计了一种基于电磁加热的大气颗粒物碳质组分的检测设备及方法。采用电磁直接加热以及风扇制冷方式对采样后的滤膜进行升降温，结合设计的非均匀保温装置，既满足滤膜的快速升温需求以及其余恒定高温部件的高保温性能，也可保证在OC-EC解析切换时滤膜的快速降温，提高对有机碳物质OC、元素碳物质EC的高效精准脱附。此外，管体与氧化炉间的气路传输部件设计了与滤膜解析升温过程相一致的伴热控制装置，最大限度减少由于冷点造成的物质传输损失。对于滤膜无损取出的需求，在石英主管内设置了一个内置石英滤膜-金属钨片的石英套管，直接对石英套管进行操作即可，满足滤膜的便携取出与更换。

在测量手段多样化方面，单一的分离与测量方法不利于实验室之间的结果比对，因此本测量系统提供了CO₂-NDIR与CH₄-FID两种测量方法，也提供了反射校正与透射校正两种光学校正方法。在实际应用中，既可选择一种测量校准方法或者两种方法均选，使用两种测量与校正方法可相互补充与完善，确保监测信息的完整性与可比对性。

本实用新型技术方案如下：

一种大气颗粒物中碳质组分检测的富集解析装置，包括：

管体，其内部设置有套管，并且所述管体分别与脱附管和出气管连通；

套管，套管两侧分别为进样口和出样口；在所述颗粒物的进样方向上，在所述套管的出样口设置有滤膜和加热部件，其中所述加热部件能够对滤膜进行加热；

脱附管，所述脱附管在所述颗粒物进样方向上，所述滤膜的下游或上游与所述管体连通，优选为下游；

出气管，所述出气管在所述颗粒物进样方向上，所述滤膜的下游与所述管体连通。

进一步，所述脱附管外部设有加热部件。

进一步，所述装置还包括同步加热装置，所述同步加热装置能够对设置在套管内的加热部件和在脱附管外部的加热部件进行同步升温；

优选地，所述同步加热装置包括电磁加热控制板、感应线圈和加热元件，所述电磁加热控制板与所述感应线圈连接，且所述感应线圈设置在管体外部和脱附管外部，以实现后续缠绕在脱附管处的加热部件和放置在滤膜下游的加热部件共同升温需求。

进一步，所述加热部件为导磁膜片，进一步优选所述导磁膜片为金属钨片、金属钼片、铁硅片或铁镍片。

进一步，所述管体还包括支撑结构，在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构设置在所述套管的下游以实现对所述滤膜和所述滤膜下游处的加热部件的位置固定。

进一步，所述装置还包括内衬，所述内衬设于套管内部且位于进样口与所述滤膜之间用于阻挡滤膜在管体内移动。

进一步，所述滤膜为石英纤维滤膜。

进一步，所述装置还包括第一温度传感器，其用于检测所述滤膜的温度；

优选地，所述第一温度传感器为所述第一贴片温度传感器，所述第一贴片温度传感器位于管体外侧靠近所述滤膜，且背向管体有脱附管的一侧。

进一步，所述脱附管一侧焊接于所述管体的侧表面，其另一侧沿所述管体径向向外延伸；

所述出气管从管体与焊接有脱附管的一侧表面相对的另一侧表面向外延伸。

进一步，所述套管的出样口底部为中间镂空的上下环形结构，以实现对气路的传输以及对所述套管内所述滤膜以及加热部件的位置固定。

进一步，套管内的加热部件为环形且中部镂空结构。

一种大气颗粒物中碳质组分检测的检测设备，

包括上述富集解析装置。

进一步，所述脱附管在与所述管体连通一侧相反的另一侧连接有氧化炉，所述氧化炉外部缠绕电阻丝，其中所述电阻丝能够对所述氧化炉进行加热。

进一步，所述设备还包括NDIR检测器，所述NDIR检测器与所述氧化炉连接以用于检测经氧化炉处理后的气体样品。

进一步，所述设备还包括还原炉，所述还原炉与所述氧化炉连通一侧相反的一侧。

进一步，所述设备还包括FID检测器，所述FID检测器与所述还原炉连接以用于检测经还原炉处理后的气体样品。

进一步，所述设备还包括还原炉，所述还原炉通过三通阀与所述氧化炉连接。

进一步，所述设备还包括NDIR检测器和FID检测器，所述NDIR检测器与所述氧化炉连接以用于检测经氧化炉处理后的气体样品，所述FID检测器与所述还原炉连接以用于检测经还原炉处理后的气体样品。

进一步，所述设备还包括第二温度传感器，其用于检测所述氧化炉的温度；

优选地，所述第二温度传感器为所述第二贴片温度传感器，所述第二贴片温度传感器位于氧化炉外侧。

进一步，所述设备还包括第三温度传感器，其用于检测所述还原炉的温度；

优选地，所述第三温度传感器为所述第三贴片温度传感器，所述第二贴片温度传感器位于还原炉外侧。

进一步，所述出气管在与所述管体连通一侧相反的另一侧连接有流量控制器，所述流量控制器为精确控制所述设备的采样流量。

进一步，所述管体与进样口相对的一侧设有第一探测器(探测器B)，所述管体外部且与进样口相邻的一侧设有光源、分光片、第二探测器(探测器A)，用于光学检测。

进一步，所述设备还包括保温装置，其设置于所述滤膜、所述加热部件、所述支撑结构、所述脱附管、所述氧化炉和所述还原炉的外侧。

一种将上述装置、上述设备用于大气颗粒物中碳质组分检测的方法。

进一步，富集步骤、吹扫步骤、OC分析步骤、EC分析步骤和标定步骤；其中，

富集步骤：将待检测样品通入到富集解析装置中，使得碳质组分富集于所述富集解析装置中；

吹扫步骤：对设备及其传输路线，进行载气吹扫，以除去多余气体；

OC分析步骤：在无氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的有机碳物质OC脱附并随载气进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的有机碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入到NDIR检测器进行测量；

EC分析步骤：在有氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的元素碳物质EC脱附并进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的元素碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入到NDIR检测器进行测量；

标定过程：通入定量环中的氦/甲烷标气，其被后续的氧化炉氧化为CO₂，氧化后的CO₂进入NDIR检测器进行定量检测。

进一步，富集步骤、吹扫步骤、OC分析步骤、EC分析步骤和标定步骤；其中，

富集步骤：将待检测样品通入到富集解析装置中，使得碳质组分富集于所述富集解析装置中；

吹扫步骤：对设备及其传输路线，进行载气吹扫，以除去多余气体；

OC分析步骤：在无氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的有机碳物质OC脱附并随载气进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的有机碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入还原炉中被还原成CH₄；还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；

EC分析步骤：在有氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的元素碳物质EC脱附并进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的元素碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入还原炉中被还原成CH₄；还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；

标定过程：通入定量环中的氦/甲烷标气，其被后续的氧化炉、还原炉分别转化为CO₂以及CH₄，还原后的CH₄进入到FID检测器进行定量检测。

进一步，富集步骤、吹扫步骤、富集步骤、吹扫步骤、OC分析步骤、EC分析步骤和标定步骤；其中，

富集步骤：将待检测样品通入到富集解析装置中，使得碳质组分富集于所述富集解析装置中；

吹扫步骤：对设备及其传输路线，进行载气吹扫，以除去多余气体；

OC分析步骤：在无氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的有机碳物质OC脱附并随载气进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的有机碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂一部分进入到NDIR检测器进行直接测量；另一部分进入还原炉中被还原成CH₄，且还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；

EC分析步骤：在有氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的元素碳物质EC脱附并进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的元素碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂一部分进入到NDIR检测器进行直接测量；另一部分进入还原炉中被还原成CH₄，且还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；

标定过程：通入定量环中的氦/甲烷标气，其被后续的氧化炉氧化为CO₂，氧化后的CO₂一部分进入NDIR检测器进行直接测量；另一部分进入还原炉中被还原成CH₄，且还原后的CH₄进入到FID检测器进行定量检测。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)针对目前对大气颗粒物中碳质组分精准测量的研究，研发出一种基于电磁加热的碳质组分检测的富集装置、富集解析设备及检测方法。采用较为新颖的低能耗电磁直接加热方式实现对待测物质的快速解析，且对目前结构装置中的壁面冷点、保温外壳以及滤膜易于取出等部件均进行了相应的优化，最大限度减少物质的传输损失，提高对OCEC测量的高效性与精准性。

(2)本实用新型提供了一种基于电磁直接加热的滤膜升温方式，即采用石英纤维滤膜和导磁膜片结构为一体，嵌套至石英套管的管道内，该富集装置采用高效的电磁加热对石英滤膜进行直接加热，避免了以往电阻式二次热传导加热方式升温慢导致的加热不均匀现象，该石英滤膜-加热元件面与面接触的一体化结构设计方式可实现对石英滤膜表面积直接加热升温，保证了滤膜表面的均匀受热以及热解析阶段的高效解析效率。

(3)本装置在石英管体侧端采用一个脱附管对热脱附的样品进行后续氧化处理，形成采集解析和氧化一体化部件；此外，若需再将样品进行还原监测，则在氧化部件后端直接焊接一还原部件，即形成一个集采集解析、氧化和还原一体化装置。整个装置结构紧凑，体积较小，且最大化减少气路传输中的死体积。

(4)本装置从滤膜到检测器间的气路传输部件均被加热到一定的预定高温，且均由PID进行温控调节，温度精度为+0.2℃，全路段加热以及伴热设置避免了待测物质产生壁面损失、水汽冷凝等现象，保证测量的真实性与准确度。

(5)为了保证在OCEC分析阶段滤膜的快速降温，本实用新型设计了一种非均匀的保温构件，该构件在滤膜所在处进行稀薄保温，在其余需要进行恒定高温部分进行加厚保温，与电磁加热和风扇制冷相结合，该设计既保证在滤膜解析阶段的快速升温以及其余高温恒温部件的高效保温，又保证了在OCEC转换阶段滤膜的快速降温，满足对OCEC测量时不同高低温的温度变化需求。为保证在测量阶段装置的稳定性，在石英部件与保温模块中设计了粘性物质连接，该固定方式保证整个装置的稳定性，避免了结构的不稳定导致的光路传输异常。

附图说明

图1a为富集装置中的石英套管结构示意图；

图1b为富集装置中的套管与管体连接示意图；

图2为碳质组分检测的检测设备的示意图；

图3为碳质组分检测的检测设备的示意图；

图4为碳质组分检测的检测设备的示意图；

图5为非均匀保温装置结构示意图

附图标记说明：

1.石英管体；2.石英套管；3.石英内衬；4.石英支撑结构；5.石英滤膜；6.加热部件；7.感应线圈；8.氧化炉；9.电阻丝；10.脱附管；11.出气管；12.光学管；13.流量控制；14.电磁加热控制板；15.光源；16.分光片；17.探测器A；18.探测器B；19.NDIR检测器；20.还原炉；21.FID检测器；22.风扇；23.保温装置；24.保温涂层；25.第一温度传感器；26.第二温度传感器；27.第三温度传感器；29.接头；30.第一电动三通阀；31.切割头；32.溶蚀器；33.供气及压力控制系统；34.计算机交互控制系统；35.第二电动三通阀。

具体实施方式

目前国内各大厂家对大气颗粒物碳元素监测系统中的滤膜高温热解析基本采用加热丝缠绕管外壁或者自制的外置加热模块对管进行加热，如专利文献CN202110932037.8，CN201420653203.6等，该加热方式是基于低效的电阻式加热的二级热传导，即加热丝/棒产生的热量通过石英外管再传递至滤膜处，该滤膜间接加热方式升温较慢，高温热滞后较大，极易导致滤膜表面加热不均匀，无法保证对捕集下来的待测OCEC快速程序升温需求，降低了OCEC的脱附效率以及测量准确性。此外，专利文献201910248081.X为了避免升温较慢导致的碳质组分分离不完全的现象，采用两个采集装置进行分别采集，增大了设备的成本。

此外，目前碳元素监测系统中一般将采集/解析部件与氧化部件设计为一体装置，即在主管侧端开脱附侧管用于放置氧化试剂，该一体化结构设计虽然由于氧化炉处的恒定高温以及滤膜表面程序升温的热传递导致中间石英传输管处获得部分热量传递，但是在解析升温的最后一阶段，即滤膜表面需升至850℃时，氧化炉部分也保持恒温850℃，如果两者中间的气路传输部件无伴热装置，单纯依靠氧化炉与滤膜表面的高温热传导一般到达不了850℃，这极易导致从850℃滤膜表面解析出来的待测物质在进入氧化部件前由于传输管路中存在低于850℃的冷点而产生冷凝壁面损失，降低了测量的准确性。

此外，由于滤膜以及氧化、还原部件须保持特定高温，目前厂家一般设计保温性能较好的保温外壳对炉子进行高效保温，这就导致滤膜在解析降温阶段时，一般需要采取大流量的鼓风机或者设计一系列复杂的外置制冷设备对滤膜进行快速降温，以达到对EC氧化解析的初始滤膜温度，虽说最后也可将滤膜降至所需初始低温，但制冷方式一般较为冗杂且成本不低。

目前厂家设计的滤膜位置与采集/解析装置为一体结构，即将滤膜用镊子放置在石英主管内，在需要更换滤膜时，再使用镊子将滤膜勾出，这种滤膜更换方式极易导致在滤膜取出时将滤膜表面损坏，在后续需要对老滤膜表面的附着物质进行进一步分析时无法保证其物质信息的完整性。

如图1和2所示，本实用新型提供了一种碳质组分检测的富集装置，包括：管体1，其内部设置有套管2，并且所述管体1分别与脱附管10和出气管11连通；套管2，套管两侧分别为进样口和出样口；在所述颗粒物的进样方向上，在所述套管2的出样口设置有滤膜5和加热部件6，其中所述加热部件6能够对滤膜进行加热；脱附管10，所述脱附管10在所述颗粒物的进样方向上，所述滤膜5的下游或上游与所述管体连通，优选为下游；出气管11，所述出气管11在所述颗粒物的进样方向上，所述滤膜5的下游与所述管体连通。本实用新型采用集滤膜5和加热部件6一体式结构，并嵌套至套管2内，即形成一个富集解析部件，基于电磁加热对石英滤膜进行直接式的加热，避免了以往的低效率电阻式二级热传导加热方式升温慢导致的加热不均匀情况，该非接触式加热方式可对石英滤膜进行面对面式直接升温，保证了滤膜的均匀受热以及热解析阶段的高效解析效率。同时设计了一种滤膜易于取出的套管结构，将滤膜与加热部件放置在套管中，再将石英套管放置在管体内，这种设计结构在需要更换滤膜时，只需将套管取出更换滤膜，保证了滤膜表面物质的完整性。

在本实用新型的一个实施方式中，管体1为石英管体1。

在本实用新型的一个实施方式中，套管2为石英套管2。

在本实用新型的一个实施方式中，滤膜5为石英滤膜5。

在本实用新型的一个实施方式中，加热部件6为金属钨片6。

如图2所示，所述脱附管10外部仍设有加热部件6。本实用新型为最大化降低解析出来的待测物质在气路传输中的损失，在管体和脱附管的气路传输路段设置了加热部件，即伴热装置，采用导磁膜片对中间传输管路进行包裹，将导磁膜片设于脱附管的外部，并将脱附管处的加热部件与滤膜处的加热部件使用一个电磁加热控制板进行同步控制，即将该传输路段的温度保持与滤膜处相同步的升温步骤，保证从滤膜解析出来的物质在进入氧化炉氧化前始终维持在滤膜解析时的温度，全程无冷点，避免待测物在传输时产生损失，扩大仪器的测量准确度。

如图2所示，在本实用新型的一些实施方式中，所述装置还包括同步加热装置，所述同步加热装置能够对设置在套管内的加热部件6和在脱附管外部设置的加热部件6进行同步升温；优选地，所述同步加热装置包括电磁加热控制板14和感应线圈7，所述电磁加热控制板14与所述感应线圈7连接，且所述感应线圈7设置在管体1外部和脱附管10外部，以实现后续缠绕在脱附管处的加热部件和放置在滤膜下游处的加热部件共同升温需求。本实用新型采用一种较为新型的高效加热方式，即电磁滤膜直接接触式的加热方式，将导磁性元件与滤膜进行一体化结构设计，将其放置于处于交变电流变化的励磁线圈中，并利用导磁性元件切割交变磁力线，从而在导磁性元件内部产生涡流，涡流产生的热能对滤膜进行直接加热，既保证了解析阶段的快速升温需求，也确保滤膜表面均匀加热以及富集物质的高效热脱附。同步加热装置还可包括温度控制部件，所述温度控制部件包括温控模块或者西门子PLC控制系统，所述温度控制部件与所述电磁加热控制板相连接，通过温度的负反馈调节来控制所述电磁加热控制板的功率输出，以实现对温度的控制。电磁加热只是可以实现温度的升温，温度控制部件是通过外接的温控仪等控制部件实现对升温功率的输出从而实现对温度的控制的。

在本实用新型的一些实施方式中，所述加热部件6为导磁膜片，进一步优选所述导磁膜片为金属钨片、金属钼片、铁硅片或铁镍片。

在本实用新型的一些实施方式中，在管体外部靠近滤膜5处设有风扇，用以滤膜的降温。

如图1和图2所示，所述管体1还包括支撑结构4，在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构4设置在所述套管2的下游以实现对所述滤膜5和所述加热部件6的位置固定。

在本实用新型的一个实施方式中，支撑结构4为石英支撑结构4。

在本实用新型的一些实施方式中，该支撑结构4为设置在管体上的两个挡片，所述两个挡片分别位于所述管体1出样口处的相对两侧。

如图1和图2所示，所述装置还包括内衬3，所述内衬3设于套管2内部且位于进样口与所述滤膜5之间以用于阻挡滤膜5在套管2内随意移动。

在本实用新型的一个实施方式中，内衬3为石英内衬3。

在本实用新型的一些实施方式中，所述滤膜为石英纤维滤膜。

如图2所示，所述装置还包括第一温度传感器25，其用于检测所述滤膜的温度；优选地，所述第一温度传感器25为所述第一贴片温度传感器，所述第一贴片温度传感器位于管体外侧靠近所述滤膜，且背向管体有脱附管的一侧。

如图2所示，所述脱附管10一侧焊接于所述管体1的侧表面，其另一侧沿所述管体1径向向外延伸。所述脱附管10在所述颗粒物的进样方向上的所述滤膜5的下游或上游与所述管体1连通，优选为下游。

如图2所示，所述出气管11从管体1与焊接有脱附管10的一侧表面相对的另一侧表面向外延伸。所述出气管11在所述颗粒物的进样方向上的所述滤膜5的下游与所述管体连通。

如图2所示，当所述脱附管10在所述颗粒物的进样方向上的所述滤膜5的下游与所述管体1连通时，所述脱附管10和出气管11在同一垂直面上，且上下连通。

在本实用新型的一些实施方式中，所述套管2的出样口底部为中间镂空的上下环形结构，以实现对气路的传输以及对所述套管2内所述滤膜5以及加热部件6的位置固定。从左视图的投影来看，所述套管出样口底部具有两个挡片，所述两个挡片分别位于所述套管出样口处的相对两侧。

在本实用新型的一些实施方式中，套管2内的加热部件6为环形且中部镂空结构。

本实用新型提供了一种大气颗粒物中碳质组分检测的检测设备，包括上述富集解析装置。

如图2、图3、图4所示，所述脱附管10在与所述管体1连通一侧相反的另一侧连接有氧化炉8，所述氧化炉8外部缠绕电阻丝9，其中所述电阻丝9能够对所述氧化炉8进行加热。

如图2和图4所示，所述设备还包括NDIR检测器19，所述NDIR检测器19与所述氧化炉8连接以用于检测经氧化炉8处理后的气体样品。

如图3和图4所述，所述设备还包括还原炉20，所述还原炉20与所述氧化炉8连通一侧相反的一侧。

如图3和图4所述，所述设备还包括FID检测器21，所述FID检测器21与所述还原炉20连接以用于检测经还原炉20处理后的气体样品。

如图4所示，所述设备还包括还原炉20，所述还原炉20通过三通阀与所述氧化炉8连接。所述设备还包括NDIR检测器19和FID检测器21，所述NDIR检测器19与所述氧化炉8连接以用于检测经氧化炉8处理后的气体样品，所述FID检测器21与所述还原炉20连接以用于检测经还原炉20处理后的气体样品。

如图2、图3、图4所示，所述设备还包括第二温度传感器26，其用于检测所述氧化炉8的温度；优选地，所述第二温度传感器26为所述第二贴片温度传感器，所述第二贴片温度传感器位于氧化炉外侧。

如图3、图4所示，所述设备还包括第三温度传感器27，其用于检测所述还原炉20的温度；优选地，所述第三温度传感器27为所述第三贴片温度传感器，所述第二贴片温度传感器位于还原炉外侧。

如图2所示，所述出气管11在与所述管体1连通一侧相反的另一侧连接有流量控制器，所述流量控制器为精确控制所述设备的采样流量。

如图2所示，所述管体1与进样口相对的一侧设有第一探测器(探测器B)，所述管体外部且与进样口相邻的一侧设有光源、分光片、第二探测器(探测器A)，用于光学检测。

如图5所示，所述设备还包括保温装置23，其设置于所述滤膜、所述加热部件、所述支撑结构、所述脱附管、所述氧化炉和所述还原炉的外侧。其中，保温装置23内部含有保温涂层24，滤膜处的保温部分厚度较薄，其余保温部分厚度较厚，本实用新型设计一个非均匀的保温装置，即基于电磁加热的快速加热的优点，在滤膜处设计较为稀薄的保温涂层，在其余需要保持恒定高温的部分设计厚涂层的保温，该特异性保温装置的设计，使得我们采用风扇制冷即可满足滤膜在解析阶段的降温需求，保证滤膜的快速升降温以及不影响其余部件恒定的高温，装置结构简单且功耗低。

在本实用新型中，稳定性是精密度的前提，目前氧化炉8和还原炉20与保温装置23的连接方式基本依靠自然固定，为了保证炉子的稳定性，在炉子与保温装置之间使用高温粘性物质进行连接，保证了炉子在测量阶段的稳定性。

如图1所示，在本实用新型的一个实施方式中，石英管体1尺寸为直径20mm，长100mm，壁厚1.5mm，石英套管2尺寸为直径16mm，长70mm，壁厚1.5mm.在石英管体1两端各自焊接一段长5mm的光滑平整的石英支撑结构4，石英支撑结构4与进样口间距离为70mm，用于对石英套管2安装位置进行固定。石英套管2下游出样口处的中间开10mm的孔用于气路传输，两边各自留出3mm的石英平台用于放置滤膜5等元件，石英滤膜5以及金属钨片6依次放置在石英套管2的环形结构处，为避免在气路传输中滤膜位置移动，采用一个薄壁石英内衬3放置在石英滤膜5前端。上游的薄壁石英内衬3与下游石英套管2的环形结构一起将石英滤膜位置进行固定，保证其在采样以及解析阶段的稳定性。

如图2所示，将采集、解析与氧化进行集合，即形成一种可对大气颗粒相OCEC采集、解析以及氧化的装置，该装置将采集和解析以及氧化设计为一体结构，并在全路段设计保温装置23，最大限度简化气路以及避免待测物在传输过程中的损失。该装置的气路流程为“T”字形，采样石英管体1与出气管11为“正7”形，采样石英管体1与脱附管10为“倒7”形。采样石英管体1与光学管12的光路传输结构为“一”字形。石英管体1的直径20mm，长100mm，壁厚1.5mm，出气管11的直径为15mm，长60mm，壁厚1.5mm，光学管12的直径为20mm，长100mm，壁厚1.5mm，脱附管10的直径为15mm，长50mm，壁厚1.5mm，其后连接一个直径20mm，长60mm，壁厚1.5mm的氧化炉8，氧化炉8内置二氧化锰，其始终保持在850℃恒定高温，其作用为将滤膜5解析出来的待测物氧化为二氧化碳。氧化炉8后面连接一个NDIR检测器，对氧化炉8生成的二氧化碳含量进行测量。滤膜5以及滤膜和氧化炉8中间的脱附管10在解析时段的升温加热均是依靠电磁加热实现的，具体如下：电磁加热控制板14控制电磁感应线圈7产生交变的电流，当交变电流通过电磁感应线圈7时产生磁场，置于磁场中的金属钨片6切割交变磁力线，从而在其内部产生涡流，涡流使金属钨片6内部的原子高速无规则运动，原子之间相互碰撞摩擦产生热能。金属钨片6涡流生成的热量直接传递给石英滤膜5以及脱附管10，从而实现解析阶段石英滤膜5以及解析脱附管10的同步升温加热。在解析阶段EC测量时滤膜5的降温则是通过电磁加热控制板14控制金属钨片6不进行加热，即石英滤膜5以及脱附管10无热量传递，控制风扇22持续工作，保证在30s内石英滤膜5处温度可850℃降低到400℃，并进行后续EC阶段的物质解析。由于氧化炉6一直处于恒定高温，因此可使用加热丝或者电磁加热装置对其进行升温，以实现氧化炉的高温。

如图3所示，在上图2的基础之上，将图2中的采集、解析和氧化结构与还原炉进行结合，即形成一套采集、解析、氧化和还原的一体化装置，即在氧化炉后焊接一个直接15mm，长50mm的石英管，其内置还原试剂，组成还原炉20，将从氧化炉8出来的二氧化碳进一步还原为甲烷，并使用FID检测器21进行测量。由于二氧化碳物质不易在管壁黏附损失，因此氧化炉与还原炉间不需要进行特殊的伴热设置。还原炉20在使用期间一直保持恒定温度，有足够的时间到达温度，因此可以使用加热丝或者电磁加热对其进行升温。该装置可将氧化成的二氧化碳再还原为甲烷，并使用FID检测器进行浓度测量。

如图4所示，激光校正系统包括反射激光校正系统和透射激光校正系统，进样口处装有一激光发射器15，其发出的激光穿过石英纤维滤膜5后进入透射激光接收器1；与此同时，另一部分激光被石英纤滤膜5反射，穿过分光片16后进入反射激光接收器17。该激光校准系统通过探测解析阶段的反射光以及透射光光强信号变化为OCEC的切割点提供依据。

在本实用新型中，OCEC的切割点，可以参考美国环保总署(US EPA)推荐的常用碳组分程序升温协议切割方法。

气路结构为为“T”字形，采样石英管体1与出气管11为“正7”形，采样石英管体1与脱附管10为“倒7”形。采样石英管体1与光学管12的光路传输结构为“一”字形。采样石英管体1的直径20mm，长100mm，壁厚1.5mm，出气管11尺寸为直径15mm，长60mm，壁厚1.5mm，光学管12直径20mm，长100mm，壁厚1.5mm，脱附管10直径15mm，长50mm，壁厚1.5mm，其后连接一个直径20mm，长60mm，壁厚1.5mm的氧化炉8，氧化炉8内置二氧化锰，其始终保持在850℃恒定高温，其作用为将滤膜解析出来的待测物氧化为二氧化碳。氧化炉8后面连接第一电动三通阀28，通过控制第一电动三通阀28，根据监测需求有选择性的控制氧化后的二氧化碳的流向，可以进入NDIR检测器21，对氧化炉8生成的二氧化碳含量直接进行测量。也可以通入还原炉20中进行进一步还原，并通过FID检测器22对物质进行定量。温度范围以及实现方式：石英滤膜5温度变化范围为100-950℃、氧化炉8温度恒定850℃高温，还原炉20温度恒定420℃。石英滤膜5和氧化炉8间的脱附管10伴热与石英滤膜5处保持同步，均采用电磁加热和风扇制冷方式实现快速升降温；氧化炉8和还原炉20间的石英传输管不需要进行特殊的伴热，其设置于保温装置23内，保温装置23内的温度即可避免二氧化碳冷点损失；氧化炉8以及还原炉20由于在仪器运行期间始终保持恒定高温，其温度变化频率较低，因此，该氧化炉8的加热可以使用电阻丝7进行壁外缠绕进行升温，也可使用电磁加热保持恒温。该加热结构设计方式的优点是：从滤膜到检测器间均被加热到一定的预定高温，且均由PID进行温控调节，温度精度为+0.2℃，全路段加热伴热设置避免了待测物质产生壁面损失、水汽冷凝等现象，保证测量的准确度。

如图5所示，该保温装置23的作用是对需要升到较高温度且保持一定时间的石英滤膜、脱附管、氧化炉以及还原炉进行保温，减少其散热。本实用新型对石英滤膜采取升温较快的电磁加热升温方式，且氧化炉以及还原炉在实际操作期间始终保持一定的高温，不需要进行快速升降温变化，基于此，设计一个非均匀性保温的保温装置23。在石英滤膜处无需设置保温涂层，仅仅依靠电磁加热以及温控装置即可满足石英滤膜的高温到达以及保持，且在降温阶段使用风扇22即可保证石英滤膜在30s从850℃降低到300℃。其余部件的保温涂层24为5mm，可保证氧化炉/还原炉的恒定高温保持。

本实用新型以目前对大气颗粒物中OCEC解析的高效性、准确测量为出发点，针对性的开发了一种基于电磁直接加热的OCEC测量设备与方法，采用的高效电磁直接加热方式保证了解析阶段的快速升温需求，确保采集到滤膜处颗粒物质的均匀加热以及精准热脱附。此外，对目前结构装置中的冷点、保温外壳以及滤膜易于取出等部件均进行了相应的优化，最大限度减少物质的传输损失，保证对采集下来OCEC的完全测量与精准监测。

本实用新型提供了一种将上述设备用于大气颗粒物中碳质组分检测的方法。

在本实用新型的一些实施方式中，该方法包括富集步骤、吹扫步骤、OC分析步骤、EC分析步骤和标定步骤；其中，富集步骤：将待检测样品通入到富集解析装置中，使得碳质组分富集于所述富集解析装置中；吹扫步骤：对设备及其传输路线，进行载气吹扫，以除去多余气体；OC分析步骤：在无氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的有机碳物质OC脱附并随载气进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的有机碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入到NDIR检测器进行测量；EC分析步骤：在有氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的元素碳物质EC脱附并进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的元素碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入到NDIR检测器进行测量；标定过程：通入定量环中的氦/甲烷标气，其被后续的氧化炉氧化为CO₂，氧化后的CO₂进入NDIR检测器进行定量检测。

在本实用新型的一些实施方式中，该方法包括富集步骤、吹扫步骤、OC分析步骤、EC分析步骤和标定步骤；其中，富集步骤：将待检测样品通入到富集解析装置中，使得碳质组分富集于所述富集解析装置中；吹扫步骤：对设备及其传输路线，进行载气吹扫，以除去多余气体；OC分析步骤：在无氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的有机碳物质OC脱附并随载气进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的有机碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入还原炉中被还原成CH₄；还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；EC分析步骤：在有氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的元素碳物质EC脱附并进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的元素碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂进入还原炉中被还原成CH₄；还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；标定过程：通入定量环中的氦/甲烷标气，其被后续的氧化炉、还原炉分别转化为CO₂、CH₄，还原后的CH₄进入到FID检测器进行定量检测。

在本实用新型的一些实施方式中，该方法包括富集步骤、吹扫步骤、富集步骤、吹扫步骤、OC分析步骤、EC分析步骤和标定步骤；其中，

富集步骤：将待检测样品通入到富集解析装置中，使得碳质组分富集于所述富集解析装置中；

吹扫步骤：对设备及其传输路线，进行载气吹扫，以除去多余气体；

OC分析步骤：在无氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的有机碳物质OC脱附并随载气进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的有机碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂一部分直接进入到NDIR检测器进行测量；另一部分进入还原炉中被还原成CH₄，且还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；

EC分析步骤：在有氧状态下，使吸附于富集解析装置中的碳质组分中的元素碳物质EC脱附并进入到氧化炉中；进入到氧化炉中的元素碳物质被氧化为CO₂；氧化后的CO₂一部分直接进入到NDIR检测器进行测量；另一部分进入还原炉中被还原成CH₄，且还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；

标定步骤：通入定量环中的氦/甲烷标气，其被后续的氧化炉转化为CO₂，氧化后的CO₂一部分进入到NDIR检测器进行测量；另一部分进入还原炉中被还原成CH₄，且还原后的CH₄进入到FID检测器进行测量；

在本实用新型的一些实施方式中，该方法包括富集步骤、吹扫步骤、富集步骤、吹扫步骤、OC分析步骤、EC分析步骤和标定步骤；具体如下：

富集步骤：计算机交互控制系统34控制风扇22工作，石英滤膜5处于30℃采集状态，通过流量控制系统13的抽吸作用，大气样品依次经过切割头31、溶蚀器32、第一电动三通阀30、接头29、石英滤膜5、金属钨片6、第二电动三通阀35后经由流量控制系统13排出，从而将大气颗粒物质截留在石英套管装置中的石英纤维滤膜5处，采样时间一般为40min，也可根据大气空气质量进行调整。该阶段脱附管10的伴热不进行工作，氧化炉8的加热装置9进行加热工作且保持在500℃，并通过第二温度传感器26进行实时监控，还原炉20的加热装置进行升温至420℃，并通过第三温度传感器27进行实时监控。NDIR检测器21以及FID检测器22均处于待机阶段；

吹扫步骤：待富集结束后，保持石英滤膜5仍处于30℃低温状态，此时，氦气经过供气及压力控制系统33、第二电动三通阀30后，进入石英套管2进行吹扫并通过第三电动三通阀35以及流量控制系统13吹出，将残留在管内的杂质气体吹出，保持系统处于无氧环境；该阶段控制氧化炉8开始升温并维持在850℃，并通过第二温度传感器26进行实时监控，还原炉20的温度仍然保持420℃恒温，并通过第三温度传感器27进行实时监控。NDIR检测器21以及FID检测器22均处于待机阶段；

OC分析步骤：待吹扫完成后，计算机交互控制系统34控制电磁加热模块开始工作，即石英滤膜5开始程序升温，富集在石英滤膜5中的OC在无氧环境中被逐步热解析出来，一路氦气经过供气及压力控制系统33、第三电动三通阀35后，进入石英套管3，另一路氦气经过供气及压力控制系统33、第二电动三通阀30后，进入石英套管2，两路氦气从石英滤膜5上下进行吹扫，将从石英滤膜5中解析出来的物质经过脱附管10带入至氧化炉8中氧化为CO₂，这时可控制第一电动三通阀28的转向，即可以将氧化后的CO₂带入NDIR检测器21被定量检测，也可以控制第一电动三通阀28与还原炉20相通，将CO₂还原为CH₄后进入FID检测器22进行测量检测。在OC解析阶段一部分OC在高温下碳化为EC。此时激光发射端15始终发射一束光源照射至石英滤膜5表面，反射光接收器17以及透射光接收器18实时监控从石英滤膜5反射过来以及透射过来的光强变化；

EC分析步骤：OC测量完成后，计算机交互控制系统34控制石英滤膜处以及脱附管处的金属钨片6停止升温，并控制风扇22开启，即将石英滤膜处温度降至EC分析的起始温度处。此时，一路He/O₂混合气经过供气及压力控制系统33、第二电动三通阀30后，进入石英套管3，另一路He/O₂混合气经过供气及压力控制系统33、第三电动三通阀35后，进入石英套管3；计算机交互控制系统34控制风扇22停止工作，并控制石英滤膜处以及脱附管处的金属钨片6升温工作，石英滤膜继续程序升温，EC被氧化为OC并逸出；进入石英套管的两路He/O₂混合气将石英滤膜氧化解析出的待测物质带入处于高温的脱附管10以及氧化炉8中转化为CO₂；这时可控制第一电动三通阀28的转向，即可以将氧化后的CO₂带入NDIR检测器21被定量检测，也可以控制第一电动三通阀28与还原炉20相通，将CO₂还原为CH₄后进入FID检测器22进行测量。此时激光发射端15始终发射一束光源照射至石英滤膜5表面，反射光接收器17以及透射光接收器18实时监控从石英滤膜5反射过来以及透射过来的光强变化，并根据光源的变化判断OC碳化为EC的量；

降温待机步骤：待OCEC解析测量完成后，计算机交互控制系统34控制石英滤膜处以及脱附管处的金属钨片6停止升温，风扇22开启并对滤膜进行降温；氧化炉8温度保持在500℃，还原炉20的温度保持在420℃，仪器进入待机过程，等待下一次采样分析；

至此完成一轮完整的大气颗粒OCEC碳组分在线测量循环程序。通过计算机交互控制系统34实现对整个系统和部件的时间序列控制，五种模式可以进行自动循环运行。

本实用新型根据目前对大气颗粒物中OCEC碳组分的高效解析与测量精准性、完整性为出发点，开发一种基于高效电磁加热的大气颗粒物碳质组分解析以及监测装置与系统。采用的基于导磁性元件的电磁加热大大增大了采样滤膜的升温速度与加热效率，面与面接触式加热保证了滤膜表面的均匀受热，提高了对大气OCEC的解析效率以及测量准确度；此外，为保证采集下来的物质无损失的进入后续测量装置，在解析后的全路段设计了与采集和解析相同步的伴热升温装置，极大的降低了有机物解析后的壁面冷点损失；在保证滤膜以及氧化、还原部件高温的同时为了实现对滤膜快速降温的需求，针对性的设计了非均匀的保温装置，与高效的电磁加热进行联合既保证滤膜的升温效率也确保在解析阶段的快速降温需求。为保证滤膜更换时的完整性，设计一个可取出的嵌套在石英主管内的石英套管，并将石英滤膜与导磁性元件放置在石英套管内，该设计结构在更换滤膜时只需要将石英套管取出即可，无需使用镊子将滤膜盲目取出，避免了目前更换滤膜时需要使用镊子将滤膜勾出导致滤膜的表面损坏，该取出方式保留了滤膜表面物质信息的完整性与可二次分析性。

本实用新型中，滤膜加热方式较新，加热效率高，电磁加热装置高温使用寿命较长，是一种适合对长时间工作在较高温度状态下滤膜的加热方式，采用基于导磁性元件的电磁加热对滤膜进行面与面加热，保证了加热速率以及滤膜受热均匀性，提高了对大气颗粒物化学组分的解析效率以及测量准确度，此外，为保证滤膜在解析阶段的快速降温需求，特异性的设计一非均匀的保温装置，且与电磁快速加热方式进行结合，采用低能耗小体积的风扇制冷即可满足在OC向EC解析转换时的滤膜快速降温要求，也可保证滤膜在解析加热时段的快速升温需求。

在本实用新型中，装置一体化设计、气路最简化、结构紧凑，可集成多种检测器，便携性强：此外，本装置以石英纤维滤膜和金属钨片组合体，将其嵌套至石英主管内，与内置的石英内衬进行结合即形成一套可实现对滤膜无损更换的富集和解析一体化装置模块；在主管侧端进行开孔设计一脱附侧管，侧管处放置氧化试剂，并在两者间设置伴热装置，即形成一富集、解析和氧化一体化装置；再者若需对氧化后的物质进行还原并使用FID进行测量，则在氧化构件侧端再开孔设置一还原炉，两者中间即为二氧化碳的传输管路无需进行伴热，即形成一富集、解析、氧化和还原一体化装置；整个装置在满足性能需求的条件下，根据测量需要尽量使得气路最简化，装置结构小巧，布局紧凑。

在本实用新型中，提供多种可选的光切割、物质测量方式，实现对大气OCEC的精准分割以及测量，不仅提供CO₂-NDIR以及/或者CH₄-FID两种可自由选择的测量方法，同时也设置了光透射以及/或者光反射的OCEC切割方法，最大限度实现对大气颗粒物中OCEC的精准切割与测量。

实施例1

如图4所示，激光校正系统包括反射激光校正系统和透射激光校正系统，进样口处装有一激光发射器15，其发出的激光穿过石英纤维滤膜5后进入透射激光接收器1；与此同时，另一部分激光被石英纤滤膜5反射，穿过分光片16后进入反射激光接收器17。将采集、解析和氧化结构与还原炉进行结合，即形成一套采集、解析、氧化和还原的一体化装置，气路结构为为“T”字形，采样石英管体1与出气管11为“正7”形，采样石英管体1与脱附管10为“倒7”形。采样石英管体1与光学管12的光路传输结构为“一”字形。采样石英管体1的直径20mm，长100mm，壁厚1.5mm，出气管11尺寸为直径15mm，长60mm，壁厚1.5mm，光学管12直径20mm，长100mm，壁厚1.5mm，脱附管10直径15mm，长50mm，壁厚1.5mm，其后连接一个直径20mm，长60mm，壁厚1.5mm的氧化炉8，氧化炉8内置二氧化锰，其始终保持在850℃恒定高温，其作用为将滤膜解析出来的待测物氧化为二氧化碳。氧化炉8后面连接第一电动三通阀28，通过控制第一电动三通阀28，根据监测需求有选择性的控制氧化后的二氧化碳的流向，可以进入NDIR检测器21，对氧化炉8生成的二氧化碳含量直接进行测量。也可以通入还原炉20中进行进一步还原，并通过FID检测器22对物质进行定量。石英滤膜5温度变化范围为100-950℃、氧化炉8温度恒定850℃高温，还原炉20温度恒定420℃。石英滤膜5和氧化炉8间的脱附管10伴热与石英滤膜5处保持同步，均采用电磁加热和风扇制冷方式实现快速升降温；氧化炉8和还原炉20间的石英传输管不需要进行特殊的伴热，其设置于保温装置23内，保温装置23内的温度即可避免二氧化碳避免损失；氧化炉8以及还原炉20由于在仪器运行期间始终保持恒定高温，其温度变化频率较低，该氧化炉8的加热可以使用电阻丝7进行壁外缠绕进行升温，也可使用电磁加热保持恒温。从滤膜到检测器间均被加热到一定的预定高温，且均由PID进行温控调节，温度精度为+0.2℃，全路段加热伴热设置避免了待测物质产生壁面损失、水汽冷凝等现象，保证测量的准确度。

大气颗粒物碳质组分的升温速度与高温控制是精准解析测量的关键因素，目前基于传统电阻式滤膜加热方式效率较低，升温慢，过高的加热温度使得电阻式加热方式热滞后较大，不易精确控温，无法保证在短时间内滤膜表面高温的均匀性，且电阻丝容易因高温老化而烧断，使用寿命较短，不适于应用在长时间保持在较高温度的系统装置中。本发明装置不同于目前的加热方式，采用高效可靠的电磁加热方式，可实现采样滤膜表面温度在10s内从30℃升高到1000℃，温度控制精度为+0.2℃，大大提高了升温速率以及解析效率；并结合低能耗的风扇制冷、非均匀保温装置以及温控装置，可满足滤膜表面高低温温度的快速变化。对目前市场上颗粒物碳质组分升温解析方式进行创新，以及对气路传输全路段伴热进行优化，可提高颗粒物碳质组分测量的灵敏度与准确性。整个装置系统结构紧凑、能耗低，成本低，对于目前颗粒物碳质组分的高温解析以及定量精准性方面有较大的应用前景。

Claims (22)

1.一种大气颗粒物中碳质组分检测的富集解析装置，其特征在于，包括：

管体，其内部设置有套管，并且所述管体分别与脱附管和出气管连通；

套管，套管两侧分别为进样口和出样口；在所述颗粒物的进样方向上，在所述套管的出样口设置有滤膜和加热部件，其中所述加热部件能够对滤膜进行加热；

脱附管，所述脱附管在所述颗粒物进样方向上，所述滤膜的下游或上游与所述管体连通；

出气管，所述出气管在所述颗粒物进样方向上，所述滤膜的下游与所述管体连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述脱附管外部设有加热部件。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括同步加热装置，所述同步加热装置能够对设置在套管内的加热部件和在脱附管外部的加热部件进行同步升温。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述加热部件为导磁膜片。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述管体还包括支撑结构，在所述颗粒物的进样方向上，所述支撑结构设置在所述套管的下游以实现对所述滤膜和所述滤膜下游处的加热部件的位置固定。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括内衬，所述内衬设于套管内部且位于进样口与所述滤膜之间用于阻挡滤膜在管体内移动。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括第一温度传感器，其用于检测所述滤膜的温度。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述脱附管一侧焊接于所述管体的侧表面，其另一侧沿所述管体径向向外延伸；

所述出气管从管体与焊接有脱附管的一侧表面相对的另一侧表面向外延伸。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述套管的出样口底部为中间镂空的上下环形结构，以实现对气路的传输以及对所述套管内所述滤膜以及加热部件的位置固定。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述滤膜的下游与所述管体连通。

11.一种大气颗粒物中碳质组分检测的检测设备，其特征在于，

包括权利要求1-10任一项所述的富集解析装置。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述脱附管在与所述管体连通一侧相反的另一侧连接有氧化炉，所述氧化炉外部缠绕电阻丝，其中所述电阻丝能够对所述氧化炉进行加热。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括NDIR检测器，所述NDIR检测器与所述氧化炉连接以用于检测经氧化炉处理后的气体样品。

14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括还原炉，所述还原炉与所述氧化炉连通一侧相反的一侧。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括FID检测器，所述FID检测器与所述还原炉连接以用于检测经还原炉处理后的气体样品。

16.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括还原炉，所述还原炉通过三通阀与所述氧化炉连接。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括NDIR检测器和FID检测器，所述NDIR检测器与所述氧化炉连接以用于检测经氧化炉处理后的气体样品，所述FID检测器与所述还原炉连接以用于检测经还原炉处理后的气体样品。

18.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括第二温度传感器，其用于检测所述氧化炉的温度。

19.根据权利要求14或16所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括第三温度传感器，其用于检测所述还原炉的温度。

20.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述出气管在与所述管体连通一侧相反的另一侧连接有流量控制器，所述流量控制器为精确控制所述设备的采样流量。

21.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述管体与进样口相对的一侧设有第一探测器，所述管体外部且与进样口相邻的一侧设有光源、分光片、第二探测器，用于光学检测。

22.根据权利要求14或16所述的设备，其特征在于，

所述设备还包括保温装置，其设置于所述滤膜、所述加热部件、所述支撑结构、所述脱附管、所述氧化炉和所述还原炉的外侧。