CN220170962U - 一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，包括六通阀Ⅰ、六通阀Ⅱ、富集模块、色谱柱Ⅰ、色谱柱Ⅱ、色谱柱Ⅲ、检测器Ⅰ、检测器Ⅱ、分流/不分流控制器；待测样气通过管路流经六通阀Ⅰ，被所述富集模块富集冷却后，一部分待测样气依次通过色谱柱Ⅰ、色谱柱Ⅱ进入检测器Ⅰ，另一部分待测样气通过色谱柱Ⅰ、色谱柱Ⅲ进入检测器Ⅱ，以对待测样气中的多种挥发性有机物进行实时监测。该用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统设置有分流/不分流控制器可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，除此之外该系统中的干吹、反吹等多路气源控制可保证监测过程中的准确性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统。
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。
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，为此提出了一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其分流/不分流控制器可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，除此之外该系统中的干吹、反吹等多路气源控制可保证监测过程中的准确性和稳定性，整套流路结构可以实现在线长期连续自动运行监测，操作简便，易维护，以解决上述背景技术中提出的使用液氮制冷，需要经常添加液氮，应用条件受限制，使用昂贵的中心切割模块或者两套流路系统对环境空气中多种挥发性有机物在线监测的弊端的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，包括六通阀Ⅰ、第一载气流量控制单元、六通阀Ⅱ、第二载气流量控制单元、富集模块、色谱柱Ⅰ、色谱柱Ⅱ、色谱柱Ⅲ、检测器Ⅰ、检测器Ⅱ、分流/不分流控制器；
所述六通阀Ⅰ包括六个接口，分别为阀Ⅰ接口①、阀Ⅰ接口②、阀Ⅰ接口③、阀Ⅰ接口④、阀Ⅰ接口⑤、阀Ⅰ接口⑥；
所述六通阀Ⅱ包括六个接口，分别为阀Ⅱ接口①、阀Ⅱ接口②、阀Ⅱ接口③、阀Ⅱ接口④、阀Ⅱ接口⑤、阀Ⅱ接口⑥；
所述第一载气流量控制单元与六通阀Ⅰ的阀Ⅰ接口③连接；所述第二载气流量控制单元与六通阀Ⅱ的阀Ⅱ接口②连接；
所述六通阀Ⅰ的阀Ⅰ接口③与阀Ⅰ接口④之间设置有富集模块；所述六通阀Ⅰ的阀Ⅰ接口②与六通阀Ⅱ的阀Ⅱ接口⑥之间的流路上设置有分流/不分流控制器和色谱柱Ⅰ；所述六通阀Ⅱ的阀Ⅱ接口①通过色谱柱Ⅱ与检测器Ⅰ连接；所述六通阀Ⅱ的阀Ⅱ接口②通过色谱柱Ⅲ与检测器Ⅱ连接；
待测样气通过管路流经六通阀Ⅰ，被所述富集模块富集冷却后，利用六通阀Ⅰ与六通阀Ⅱ进行流路切换以实现中心切割，一部分待测样气依次通过色谱柱Ⅰ、色谱柱Ⅱ进入检测器Ⅰ，另一部分待测样气通过色谱柱Ⅰ、色谱柱Ⅲ进入检测器Ⅱ，以对待测样气中的多种挥发性有机物进行实时监测。
优选的，所述检测器Ⅰ与检测器Ⅱ均为包括一个空气入口和一个氢气入口的氢火焰离子化检测器，且检测器Ⅰ与检测器Ⅱ均连接两路气源单元，第一路为氢气气源单元，第二路为空气气源单元。
优选的，所述六通阀Ⅰ还连接有多路气源单元，所述多路气源单元包括标气、环境空气、干吹气、反吹气、排空气气源单元。
优选的，所述富集模块用于待测样气的低温预浓缩和高温热解吸；且所述富集模块包括制冷单元，吸附管以及包裹缠绕在吸附管上用于加热的加热丝，所述制冷单元包括半导体制冷片，散热装置以及风扇。
优选的，所述制冷单元的制冷温度范围为-30℃—10℃，加热丝的加热温度范围为20℃-350℃。
优选的，所述第一载气流量控制单元和第二载气流量控制单元均为EFC电子流量控制单元。
优选的，所述分流/不分流控制器包括针阀、背压阀、稳流阀、电子流量计、质量流量计。
优选的，所述分流/不分流控制器可调节的分流比为1:0-1:30。
优选的，所述六通阀Ⅰ和六通阀Ⅱ包括气动隔膜阀、电动转子阀。
优选的，所述六通阀Ⅰ的阀Ⅰ接口⑤流路上还设置有采样泵。
与现有技术相比，本实用新型的优点与好处：
本实用新型设置有分流/不分流控制器可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，除此之外该系统中的干吹、反吹等多路气源控制可保证监测过程中的准确性和稳定性，整套流路设计可以实现在线长期连续自动运行监测，操作简便，易维护；
本实用新型设置有富集模块，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，气路系统中富集模块利用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C-C化合物的问题，该气路系统单富集模块，浓缩C-C化合物，通过六通阀Ⅰ和六通阀Ⅱ实现中心切割将C-C切割成C-C和C-C两路分别进入检测器实现了一台设备同时对C-C化合物进行实时在线连续监测。
附图说明
图1为本实用新型气路系统中取样状态结构示意图；
图2为本实用新型气路系统中分析状态中心切割前结构示意图；
图3为本实用新型气路系统中分析状态中心切割后结构示意图。
图中：1、六通阀Ⅰ；11、第一载气流量控制单元；2、六通阀Ⅱ；21、第二载气流量控制单元；3、富集模块；4、色谱柱Ⅰ；5、色谱柱Ⅱ；6、色谱柱Ⅲ；7、检测器Ⅰ；8、检测器Ⅱ；9、分流/不分流控制器。
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。
请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，包括六通阀Ⅰ1、第一载气流量控制单元11、六通阀Ⅱ2、第二载气流量控制单元21、富集模块3、色谱柱Ⅰ4、色谱柱Ⅱ5、色谱柱Ⅲ6、检测器Ⅰ7、检测器Ⅱ8、分流/不分流控制器9；
六通阀Ⅰ1包括六个接口，分别为阀Ⅰ接口①、阀Ⅰ接口②、阀Ⅰ接口③、阀Ⅰ接口④、阀Ⅰ接口⑤、阀Ⅰ接口⑥；
六通阀Ⅱ2包括六个接口，分别为阀Ⅱ接口①、阀Ⅱ接口②、阀Ⅱ接口③、阀Ⅱ接口④、阀Ⅱ接口⑤、阀Ⅱ接口⑥；
第一载气流量控制单元11与六通阀Ⅰ1的阀Ⅰ接口③连接；第二载气流量控制单元21与六通阀Ⅱ2的阀Ⅱ接口②连接；
六通阀Ⅰ1的阀Ⅰ接口③与阀Ⅰ接口④之间设置有富集模块3；六通阀Ⅰ1的阀Ⅰ接口②与六通阀Ⅱ2的阀Ⅱ接口⑥之间的流路上设置有分流/不分流控制器9和色谱柱Ⅰ4；六通阀Ⅱ2的阀Ⅱ接口①通过色谱柱Ⅱ5与检测器Ⅰ7连接；六通阀Ⅱ2的阀Ⅱ接口②通过色谱柱Ⅲ6与检测器Ⅱ8连接；
待测样气通过管路流经六通阀Ⅰ1，被富集模块3富集冷却后，利用六通阀Ⅰ1与六通阀Ⅱ2进行流路切换以实现中心切割，一部分待测样气依次通过色谱柱Ⅰ4、色谱柱Ⅱ5进入检测器Ⅰ7，另一部分待测样气通过色谱柱Ⅰ4、色谱柱Ⅲ6进入检测器Ⅱ8，以对待测样气中的多种挥发性有机物进行实时监测。
进一步的，检测器Ⅰ7与检测器Ⅱ8均为包括一个空气入口和一个氢气入口的氢火焰离子化检测器，且检测器Ⅰ7与检测器Ⅱ8均连接两路气源单元，第一路为氢气气源单元，第二路为空气气源单元。
进一步的，六通阀Ⅰ1还连接有多路气源单元，多路气源单元包括标气、环境空气、干吹气、反吹气、排空气气源单元。
进一步的，富集模块用于待测样气的低温预浓缩和高温热解吸；且富集模块包括制冷单元，吸附管以及包裹缠绕在吸附管上用于加热的加热丝，制冷单元包括半导体制冷片，散热装置以及风扇。
进一步的，制冷单元的制冷温度范围为-30℃—10℃，加热丝的加热温度范围为20℃-350℃，富集模块3可以根据所检测的物质的不同来决定富集模块的性能，本实用新型中富集模块3为高性能富集模块，降温可致-30℃，升温的速率可达100℃/s。
进一步的，第一载气流量控制单元11和第二载气流量控制单元21均为EFC电子流量控制单元。
进一步的，分流/不分流控制器9包括但不限于针阀、背压阀、稳流阀、电子流量计、质量流量计。
进一步的，分流/不分流控制器9可调节的分流比为1:0-1:30。
进一步的，六通阀Ⅰ1和六通阀Ⅱ2包括但不限于气动隔膜阀、电动转子阀，且六通阀Ⅰ1和六通阀Ⅱ2有初始状态和负载状态两种状态。
进一步的，六通阀Ⅰ1的阀Ⅰ接口⑤流路上还设置有采样泵。
实施例：
一种双六通阀实现中心切割法用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统的取样状态如附图1所示流程如下：
一种双六通阀实现中心切割法用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统的取样状态，六通阀Ⅰ1和六通阀Ⅱ2均处于初始状态，样气分别经过六通阀Ⅰ1、富集模块3、质量流量计分流/不分流控制器9和采样泵，经流富集模块3时候被低温吸附，样气富集存储于富集管中。
一种双六通阀实现中心切割法用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统中心切割前的分析状态如附图2所示流程如下：
一种双六通阀实现中心切割法用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统中心切割前的分析状态，六通阀Ⅰ1和六通阀Ⅱ2均处于负载状态，载气(C6+)经过六通阀Ⅰ1、富集模块3、分流/不分流控制器9、色谱柱Ⅰ4(C6+)、六通阀Ⅱ2，将富集管中的部分样气携带进入色谱柱Ⅲ6(C2-C6)，经色谱柱Ⅲ6分离后的样气进入FID检测器(C2-C6)(检测器Ⅱ8)，实现对样气中不同组分含量的分析。载气(C2-C6)经过六通阀Ⅱ2和色谱柱Ⅱ5进入到FID检测器(C2-C6)(检测器Ⅱ8)。
一种双六通阀实现中心切割法用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统中心切割后的分析状态如附图3所示流程如下：
一种双六通阀实现中心切割法用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统中心切割后的分析状态，六通阀Ⅰ1处于负载状态，六通阀Ⅱ2处于初始状态，载气(C6+)经过六通阀Ⅰ1、富集模块3、分流/不分流控制器9、色谱柱Ⅰ4(C6+)、六通阀Ⅱ2和色谱柱Ⅱ5，将富集管中的剩余部分样气携带进入FID(C6+)检测器(检测器Ⅰ7)，载气(C2-C6)经过六通阀Ⅱ2和色谱柱Ⅲ6(C2-C6)进入到FID检测器(C2-C6)(检测器Ⅱ8)。
一种双六通阀实现中心切割法用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，通过六通阀Ⅰ1和六通阀Ⅱ2实现中心切割的功能，对环境空气中多种挥发性气体实现在线监测。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。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：包括六通阀Ⅰ(1)、第一载气流量控制单元(11)、六通阀Ⅱ(2)、第二载气流量控制单元(21)、富集模块(3)、色谱柱Ⅰ(4)、色谱柱Ⅱ(5)、色谱柱Ⅲ(6)、检测器Ⅰ(7)、检测器Ⅱ(8)、分流/不分流控制器(9)；
所述六通阀Ⅰ(1)包括六个接口，分别为阀Ⅰ接口①、阀Ⅰ接口②、阀Ⅰ接口③、阀Ⅰ接口④、阀Ⅰ接口⑤、阀Ⅰ接口⑥；
所述六通阀Ⅱ(2)包括六个接口，分别为阀Ⅱ接口①、阀Ⅱ接口②、阀Ⅱ接口③、阀Ⅱ接口④、阀Ⅱ接口⑤、阀Ⅱ接口⑥；
所述第一载气流量控制单元(11)与六通阀Ⅰ(1)的阀Ⅰ接口③连接；所述第二载气流量控制单元(21)与六通阀Ⅱ(2)的阀Ⅱ接口②连接；
所述六通阀Ⅰ(1)的阀Ⅰ接口③与阀Ⅰ接口④之间设置有富集模块(3)；所述六通阀Ⅰ(1)的阀Ⅰ接口②与六通阀Ⅱ(2)的阀Ⅱ接口⑥之间的流路上设置有分流/不分流控制器(9)和色谱柱Ⅰ(4)；所述六通阀Ⅱ(2)的阀Ⅱ接口①通过色谱柱Ⅱ(5)与检测器Ⅰ(7)连接；所述六通阀Ⅱ(2)的阀Ⅱ接口②通过色谱柱Ⅲ(6)与检测器Ⅱ(8)连接；
待测样气通过管路流经六通阀Ⅰ(1)，被所述富集模块(3)富集冷却后，利用六通阀Ⅰ(1)与六通阀Ⅱ(2)进行流路切换以实现中心切割，一部分待测样气依次通过色谱柱Ⅰ(4)、色谱柱Ⅱ(5)进入检测器Ⅰ(7)，另一部分待测样气通过色谱柱Ⅰ(4)、色谱柱Ⅲ(6)进入检测器Ⅱ(8)，以对待测样气中的多种挥发性有机物进行实时监测；
所述检测器Ⅰ(7)与检测器Ⅱ(8)均为包括一个空气入口和一个氢气入口的氢火焰离子化检测器，且检测器Ⅰ(7)与检测器Ⅱ(8)均连接两路气源单元，第一路为氢气气源单元，第二路为空气气源单元；
所述六通阀Ⅰ(1)还连接有多路气源单元，所述多路气源单元包括标气、环境空气、干吹气、反吹气、排空气气源单元。
2.根据权利要求1所述的一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：所述富集模块用于待测样气的低温预浓缩和高温热解吸；且所述富集模块包括制冷单元，吸附管以及包裹缠绕在吸附管上用于加热的加热丝，所述制冷单元包括半导体制冷片，散热装置以及风扇。
3.根据权利要求2所述的一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：所述制冷单元的制冷温度范围为-30℃—10℃，加热丝的加热温度范围为20℃-350℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：所述第一载气流量控制单元(11)和第二载气流量控制单元(21)均为EFC电子流量控制单元。
5.根据权利要求1所述的一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：所述分流/不分流控制器(9)包括针阀、背压阀、稳流阀、电子流量计、质量流量计。
6.根据权利要求5所述的一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：所述分流/不分流控制器(9)可调节的分流比为1:0-1:30。
7.根据权利要求1所述的一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：所述六通阀Ⅰ(1)和六通阀Ⅱ(2)包括气动隔膜阀、电动转子阀。
8.根据权利要求1所述的一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统，其特征在于：所述六通阀Ⅰ(1)的阀Ⅰ接口⑤流路上还设置有采样泵。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |