[发明专利]高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器及采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源与环境技术领域，尤其涉及一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器（A High Flow and Multi-application Aerosol to Hydrosol Air Sampler，简称ATHAS）及其采样方法。

背景技术

PM_2.5是现今环境污染问题的焦点，因此对PM_2.5的监测和采样成为重要课题。国内，计划在5年之内，在全国338各地级城市设立PM_2.5监测点，因此相关技术的市场潜力巨大。且工业污染源监测设备的应用，到2015年，污染源监测设备行业的产值将超过100亿美元。

同时，对于病毒，例如SARS和禽流感病毒的采样，也具有重要的意义。

然而，现有技术的通过过滤和压缩实现PM_2.5采集的采样器，具有以下的缺点：

1.非常高的操作成本，用于过滤和采集颗粒物的滤膜成本较高，常在100美元以上；

2.操作效率低，采样效率低，例如SKC的采样器（Biosampler），对小粒径的病毒或颗粒，例如30-100nm的，其采样效率小于10%，然而，空气传播的SARS病毒大约是80-90nm。

3.通常需要对样品进行繁复的后期处理。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，以解决现有技术存在的成本高、效率低和繁复的后期处理的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种采样方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器，用于分粒径的颗粒物或病毒的采集，该采样器包括：

入口端，用以按粒径分割并输入载有被采集颗粒物或病毒的气体；

混合器，用以将水蒸汽与所述入口端输入的所述气体均匀混合，以产生高湿度的气溶胶；

温控冷凝管，连接于所述混合器的输出端，以对所述气溶胶进行急速降温而使所述水蒸气在颗粒物表面冷凝增加所述颗粒物的粒径，所述温控冷凝管具有温控装置，以在所述急速降温过程中控制所述水蒸气的温度；

收集器，连接于所述温控冷凝管的输出端，将所述温控冷凝管生成的颗粒物水雾通过漩涡流和冲击进行收集。

一种采样方法，用于分粒径的颗粒物或病毒的采集，包括步骤：

S1：按粒径分割并输入载有被采集颗粒物或病毒的气体；

S2：将水蒸汽与所述气体均匀混合，以产生高湿度的气溶胶；

S3：对所述高湿度的气溶胶进行急速降温而使所述水蒸气在颗粒物表面冷凝增加所述颗粒物的粒径，且在所述急速降温过程中控制所述水蒸气的温度；

S4：将所述步骤S3生成的颗粒物水雾通过漩涡流和冲击进行收集。

本发明的有益效果在于，本发明的采样器及采样方法，可实现对气溶胶和水溶胶的转换，保留颗粒物本身的可溶和不可溶部分的相对比例，采样样本无需后处理，可直接用于多种化学组分分析（如离子，金属，有机物等）和毒理性分析（如细胞毒性分析和动物注射实验），和对空气生物气溶胶的组分进行分析。本发明可大大减少传统滤膜采样器的繁复的后处理时间和物力人力，实现直接甚至在线多种组分分析。并且，本发明的采样器是便携式的多功能的采样器。

附图说明

图1为本发明实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器的示意图。

图2为本发明实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器的收集器的俯视示意图。

图3为图2中A-A剖视示意图。

图4为本发明实施例的高流量多功能气溶胶转水溶胶空气采样器中的锥形管示意图。

图5为本发明实施例的采样方法的流程图。

附图标记说明：

1        混合器

11       蒸汽发生器

110      不锈钢毛细管

12       蠕动泵

2        温控冷凝管

21       风扇

22       微型制冷系统

3        收集器

31       流量控制装置

32       真空泵

33       抽取装置

34       顶部

35       中部

36       底部

37       出口