[发明专利]一种大气气溶胶捕集方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气气溶胶捕集方法及装置。

背景技术

目前大气污染物的种类很多，根据其存在的状态，可以概括为两大类：即气态污染物和气溶胶状态污染物。气溶胶是指能悬浮于气体介质中的固态粒子或液态粒子，主要有尘、液滴、化学粒子等。目前捕集大气中气溶胶的采样方法一般为离线采样方法和在线采样方法两种，其中离线采样方法包括：膜采样法、撞击式分级采样法等方法，在线采样方法包括：颗粒物-液体转换采集系统(Particle-into-liquid sampler，简称PILS)、蒸汽喷射气溶胶收集装置(Steam JetAerosol Collector，简称SJAC)等方法。

对于气溶胶的采样分析，目前国内外大多采用传统的膜法采样，然后称量、提取、分析。此方法存在的缺陷有：采样时间长，操作步骤繁琐，组分在采样和保存过程中易改变等。这就使所得到的数据产生偏差，尤其是半挥发性组分的测量不易得到准确结果。近年来，一系列新的基于“蒸汽喷射收集技术”原理的气溶胶连续收集装置已经被研制出来，这种技术是气溶胶细粒子在饱和水蒸汽中快速吸湿长大，长大后的液滴利用撞击收集下来。然后与各种可连续分析气溶胶中化学成分的自动、半自动分析仪器相连，从而实现气溶胶中化学成分的自动、半自动分析。

目前我国对气溶胶在线采样技术的研究还处于刚起步阶段，国内对气溶胶化学成分的测定大部分还停留在使用传统的滤膜采样器或惯性撞击采样器的方法，将气溶胶收集到滤膜上，人工提取后再分析其中的化学成分。国内只有极少量的文献报道了气溶胶化学成分的连续定点观测数据，其主要原因是缺乏有效的气溶胶快速捕集器及其化学成分在线自动分析设备。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可连续采样、可实现有效快速捕集的大气气溶胶捕集方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种大气气溶胶捕集方法，其是利用电加热棒对连续恒流的纯水加热使之全部转化为蒸汽，所述蒸汽在气溶胶吸湿长大腔中与大气气流相遇，随着蒸汽气流在气溶胶吸湿长大腔中的停留，伴随着自然冷却作用，气溶胶吸湿长大，汽流带着吸湿长大了的气溶胶进入蛇形冷却器，使热汽气流冷却形成溶液，此过程中气溶胶被捕集至溶液中，气流带着冷凝形成的溶液在气溶胶撞击收集器中实现气液的分离以及气溶胶的收集。

一种实现大气气溶胶捕集方法的装置，其特征在于：它包括气路部件，为所述气路提供蒸汽的蒸汽发生部件，为所述气路循环降温的冷却装置，控制所述蒸汽发生部件、所述气路部件和所述冷却装置的电路部件；所述气路部件包括气溶胶吸湿长大腔，所述气溶胶吸湿长大腔通过聚四氟乙烯接口连接蛇形冷却器，所述蛇形冷却器通过聚四氟乙烯接口连接气溶胶撞击收集器，所述气溶胶撞击收集器通过三通接口连接真空表、流量调节阀、气体过滤器和采样泵，所述气溶胶撞击收集器还连接收集气溶胶的蠕动泵；所述蒸汽发生部件包括一电加热棒，所述电加热棒通过聚四氟乙烯接口与所述气溶胶吸湿长大腔连接，一蠕动泵通过管路和聚四氟乙烯接口与所述气溶胶吸湿长大腔连接；所述冷却装置包括一循环水容器，所述循环水容器连接一冷却泵，所述冷却泵连接一制冷模块，所述制冷模块连接所述气溶胶撞击收集器的冷却水套，所述循环水容器还连接蛇形冷却器；所述电路部件包括一控制电路，所述控制电路连接一固态继电器，所述固态继电器连接所述电加热棒，所述控制电路还连接一对液面传感器，所述液面传感器通过聚四氟乙烯接口与所述气溶胶吸湿长大腔连接。

所述制冷模块包括一铜片，所述铜片表面有凹槽，所述凹槽中装有冷却水，所述铜片上方设置有一硅橡胶片，所述硅橡胶片上方设置有一有机玻璃片，所述有机玻璃片通过所述硅橡胶片对铜片表面凹槽密封，所述铜片下方设置有半导体制冷片，半导体制冷片下方设置有散热片，所述散热片下方设置有散热风扇。

所述气溶胶吸湿长大腔、蛇形冷却器和气溶胶撞击收集器均采用玻璃为材料加工制作，所述各接口均采用聚四氟乙烯材料制作。