[实用新型]微纳米粉尘高效捕集装置

说明书

一  技术领域

本实用新型属于微米及纳米粉尘的捕集技术，特别是一种利用捕集液对空气环境中飞散的亚微米和纳米尺度的粉尘进行湿法高效率捕集的系统。

二  背景技术

微纳米粉尘是指漂浮、飞散于空气中至少一维粒度尺寸为微米、亚微米或纳米量级的颗粒、纤维或薄片。这些粉尘在空气中的飞散可以导致人体的诸多不适，如哮喘、矽肺病等。目前国内在粉尘或气溶胶对人体影响的研究和相关粉尘的捕集、检测仪器的研制使用，绝大部分仅停留在微米尺度(如PM10、PM2.5)，认为亚微米和纳米尺度的粉尘与空气成分一样进出呼吸道，不会停留在呼吸道内，更不会进入人体的血液系统。国外最新的研究表明，亚微米(0.1～1.0μm)和纳米(1.0～100nm)的粉尘可以通过呼吸、摄入(通过消化系统)和皮肤接触等方式进入人体或动物体内，并参与到人体或动物的消化系统和血液循环系统中，从而在人体或动物的肺部、脑部、肝脏、脾脏、淋巴等各器官沉积，对人体或动物健康造成极大的影响。关于纳米和亚微米粉尘对人体健康的影响，国际标准化组织纳米标准化技术委员会组(ISO/TC 229)目前已经开始在全球范围内调研并制订相关的标准。

要了解纳米粉尘对人体健康的影响，必须首先掌握空气中粉尘的各种参数，如组成、形态、浓度等。目前国内尚没有具有自主知识产权的亚微米和纳米粉尘捕集技术，更缺少相关的设备或仪器。据ISO/TR 27628：2007(E)文件及在国内已有的仪器公司代理介绍，国外已推出的纳米粉尘捕集技术(仪器)，其基本原理一般包括蒸汽冷凝粒子法和静电迁移法。

蒸汽冷凝粒子法(Condensation Particle Counter，CPC)是采用丁醇蒸汽对空气中飞散的细小颗粒进行包覆、冷凝，使粒度细小的颗粒变大，从而实现对空气中微纳米粉尘粒子的捕集，然后利用激光法测试颗粒大小。代表性仪器主要有：德国GRIMM公司的凝聚粒子计数器等。该方法存在的主要问题是丁醇蒸汽在对飞散的粒子进行包覆冷凝时，总存在包覆厚度难以控制，不同粒径的粒子包覆的比例有差别，系统无法区分不同粒径因包覆而增加的粒度厚度，结果偏差较大。特别是对纳米粒子而言，由于必须使其包覆后的粒径大于用于测试的激光波长(否则准确性更差)，但包覆后粒子的粒径为其核心纳米粒子的5-10倍，其误差更大。而且该方法主要假设飞散的粉尘为球形或类球形颗粒，对空气中飞散的纤维类和片状纳米粉尘无法进行捕集和准确测定。

扫描静电迁移法(Scanning Mobility Particle Sizers，SMPS)是在气泵的作用下，首先使进入系统中的粒子带上一定种类的电荷，然后使其在高压静电场作用下移动到电极上，实现对空气中微纳米粉尘粒子的捕集。该技术方法代表性仪器有：德国GRIMM公司的SMPS+C、美国TSI公司的nano-SMPS、美国MSP公司的WPS等，不同公司的测试精度和捕集效率都有差别。该技术(仪器)的主要缺点在于，受环境湿度和粉尘物质种类影响非常大，高湿度和不同物质颗粒带上静电的量和电荷种类都不同，这严重影响其捕集效率和测试精度。同时，该技术对高浓度和环境因素变化较大的生产现场的纳米粉尘捕集效率较低。此外，该技术要求事先掌握或估计颗粒的形状和密度，才能实现进一步的分析测定，这对纳米尺度颗粒而言十分困难。

三  实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微纳米粉尘高效捕集装置，该系统对空气环境中飞散的不同粒度分布、不同结构形状及不同物质种类的微纳米粉尘实现高达98％的捕集，并为环境卫生、生产线和企业车间环境考核等提供可靠的数据参数。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种微纳米粉尘高效捕集装置，包括空气采集口、过滤芯、喷淋器、大小流量微型泵、雾化喷嘴、储液腔、捕集液、隔板和真空泵，构成气体流动路程和液体循环路程，顶部带有喷淋口的喷淋器在上部与带有过滤芯连接，该过滤芯通过真空泵与采集口连接；在喷淋器内设置多层导流板，该喷淋器底部与储液腔顶部连接，在该储液腔中设置隔板，通过该隔板与捕集液液面间形成的微小液封，以气泡形式经过依次连接的气液分离器和真空泵排到大气中，该气液分离器设置在隔板一侧的储液腔上；在该储液腔底部分别连接大流量微型泵和小流量微型泵，该小流量微型泵连接雾化喷嘴，该雾化喷嘴设置在隔板另一侧的储液腔上部；大流量微型泵另一端与喷淋口连接。