[发明专利]一种移动式低温吸附浓缩-热脱附装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气环境样品前处理设备，更具体的说，本发明涉及一种用于大气环境样品前处理设备的移动式吸附浓缩—热脱附装置及其使用方法。

背景技术

众所周知，石油化工、制药和橡胶制造等行业均属于典型的恶臭气体排放行业，而恶臭污染在世界七大公害中居于第二位。

目前，已知的恶臭气体大约4500种，由于其成分复杂，且含量仅占十亿分之几甚至更低，故直接检测比较困难，需要进行样品前处理。现有的前处理方式大多采用冷阱浓缩—热脱附的方法，即利用采样管内固体吸附剂在低温下吸附样品的特性来达到浓缩富集的目的，再通过高温下吸附剂对待测组分保留性能降低的特性利用载气将待测组分运送至相关仪器进行分析测定。

前述采用冷阱浓缩—热脱附进行前处理的装置，大多以液氧、液氮或干冰等冷冻剂制造其低温环境，这种方式的缺点是耗时长，成本高；还有些前处理装置是以半导体制冷片制冷并在采样管上缠绕加热丝来产生高温，这种方式的冷源与热源交织在一起，往往二者互相牵制，无法达到良好的浓缩效果，而且半导体制冷片如果长时间处于高温状态下还会降低其寿命，导致装置损坏，维护性也差。

发明内容

本发明的目的就是解决以上现有技术所存在的问题，并为此提供一种冷源与热源分离的移动式吸附浓缩—热脱附装置及其使用方法，从而克服现有技术的缺陷，延长设备的使用寿命，并提高浓缩与解析的效率。

本发明的技术方案如下：

一种移动式吸附浓缩—热脱附装置，包括控制系统和气路部分，还包括移动冷阱，所述的移动冷阱由加热模块、制冷模块和移动机构组成。

所述的加热模块包括连接温度控制器的加热块，所述的加热块上设置有温度传感器和容纳采样管的加热槽，所述加热槽的两侧分别镶嵌加热棒。

所述的制冷模块包括一级半导体制冷片和六级半导体制冷片，所述的一级半导体制冷片设置在所述六级半导体制冷片的底端并固定于热管散热器的台面上。

所述的移动机构包括加热/制冷腔体、加热/制冷隔离板、卡板和直线电机；所述的加热/制冷隔离板设置在所述加热/制冷腔体内的加热模块与制冷模块之间，所述加热模块中的加热块固定在所述加热/制冷腔体的内顶部，所述制冷模块中的制冷片固定在所述加热/制冷腔体的底部，所述的卡板与所述加热/制冷腔体的内壁两侧构成移动副，所述的直线电机固定于所述卡板的顶部并驱动所述的卡板带动采样管沿所述加热/制冷腔体的内壁两侧上下移动。

在前述技术方案中：

所述的采样管为内部填充吸附剂的通用型采样管，所述采样管的外部设置有导热铜槽；所述的加热棒为干烧型加热棒；所述温度传感器的型号为PT100；所述的直线电机为滚珠丝杠直线电机；所述的卡板选用聚四氟乙烯材料制作；所述的控制系统中设置有六通电磁阀和质量流量控制计。

一种移动式吸附浓缩—热脱附装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）启动控制系统，使所述的移动冷阱处于预备工作状态；

（2）待所述加热模块中的加热块以及所述制冷模块中的一级、六级半导体制冷片均达到相应的温度时间后，打开加热/制冷隔离板，控制直线电机带动采样管移动至所述的六级半导体制冷片之上；

（3）关闭加热/制冷隔离板，待采样管达到一定温度以后，进行样品采集；

（4）采样完毕后，打开加热/制冷隔离板，控制直线电机带动所述的采样管移动至加热块的底部并使其嵌入所述加热块底部的加热槽；

（5）关闭加热/制冷隔离板，待采样管达到一定温度以后，通入载气，进行样品脱附；

（6）脱附完毕后，进行管路清洗，完成样气的前处理工作。

本发明与现有技术相比，具有下述有益效果：

（1）所述移动冷阱的设置，使冷源与热源有效隔离，从根本解决了制冷片长时间处于过热环境容易损坏的问题；

（2）所述制冷模块与加热模块的隔离设置，避免了冷源与热源之间的互相牵制，不仅增加了制冷功能，使气体的吸附可在-50℃以下进行，而且大大增加了气体吸附并提高气体的富集效率；

（3）所述移动冷阱中的卡板与加热/制冷腔体的内壁两侧构成的移动副，便于固定在所述卡板顶部的直线电机带动采样管从制冷腔到加热腔的往返移动，并使制冷模块和加热模块一直处于运行状态，从而有效缩短吸附、解析时间，减少耗时，降低成本，提高浓缩效率。

（4）所述的采样管采用其内填充不同吸附剂的通用型，方便根据采样需要随时更换，适用性好，操作方便；