[发明专利]一种用于大气挥发性有机物测量的恒温吸附热解析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大气挥发性有机物测量系统的前处理装置，特别是关于一种用于大气挥发性有机物测量的恒温吸附热解析装置。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)除了对人类健康及其大气环境的污染有影响以外，它还是对流层臭氧(O3)和二次有机气溶胶((SOA)等二次污染物的重要前体物，VOCs已经成为大气复合污染研究的关键物种。VOCs由于环境浓度变化范围大(典型物种如甲醛的环境浓度可到几十个ppb，戊醛、己醛等高碳醛酮类物质的环境浓度则低于0.1ppb)、反应活性高、许多物种寿命极端等特点一方面增加了对VOCs准确和全面测量的难度，另一方面对VOCs分析测量提出了前处理要求，因此建立一套稳定可靠的用于大气VOCs测量系统的前处理装置具有重要意义。

目前国际标准组织推荐的VOCs检测方法是基于热解析原理的气相色谱法，美国国家环保局EPA环境空气标准TO-17、我国环境标准《环境空气-挥发性有机物的测定》(HJ644-2013)也明确规定采用吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法测定大气中挥发性有机物。国内外与气相色谱联用测定VOCs的热解析仪，多采用液氮或者干冰作为冷冻剂，大量冷冻剂的使用不仅增加了实验费用，而且操作繁杂，不适用于野外观测和现场分析。

基于半导体制冷，国外开发了一些小型低温捕集阱以实现对VOCs的富集浓缩，这些捕集阱一般是直接利用制冷片将低温传输至吸附剂，通过电热丝实现高温热解析，存在以下问题：第一，制冷片直接贴合捕集阱提供捕集低温，当气流通过时存在控温不稳的问题，捕集效率也受到很大影响；第二，电热丝作为热源进行高温热解析，存在加热不均匀，解析效率不稳等问题。因此建立一套控温精准的用于大气VOCs测量的吸附热解析装置成为大气VOCs精确测量的一个关键问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种捕集效率稳定、热解析充分的用于大气挥发性有机物测量的恒温吸附热解析装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于大气挥发性有机物测量的恒温吸附热解析装置，其特征在于，它包括一高温罐、一低温罐和一捕集阱；所述高温罐包括一密闭的第一罐本体，所述第一罐本体的中部设置有一第一中间隔板，所述第一中间隔板将所述第一罐本体的内部分隔成第一上腔室和第一下腔室，在所述第一下腔室内装有硅油，在所述第一中间隔板的中心开设有一通孔，在所述第一罐本体的顶部中心紧固连接一第一气缸，所述第一气缸的输出轴伸入所述第一上腔室并紧固连接一第一单向阀，所述第一单向阀包括一与所述第一气缸的输出轴紧固连接的第一杆件，所述第一杆件的下端穿过所述第一中间隔板后紧固连接一第一堵头；在所述第一下腔室所在的所述第一罐本体外壁上包覆一层电加热圈；所述低温罐包括一密闭的第二罐本体，所述第二罐本体的中部设置有一第二中间隔板，所述第二中间隔板将所述第二罐本体的内部分隔成第二上腔室和第二下腔室，在所述第二下腔室内装有硅油，在所述第二中间隔板的中心开设有一通孔，在所述第二罐本体的顶部中心紧固连接一第二气缸，所述第二气缸的输出轴伸入所述第二上腔室并紧固连接一第二单向阀，所述第二单向阀包括一与所述第二气缸的输出轴紧固连接的第二杆件，所述第二杆件的下端穿过所述第二中间隔板后紧固连接一第二堵头；在所述第二下腔室所在的所述第二罐本体外壁上套置一制冷模块；所述捕集阱包括一套管和一内管，所述内管中装有吸附剂，在所述套管上分别设置有一进口和一出口，所述进口和所述出口均连通所述套管与所述内管之间的空隙；所述第一下腔室的上部通过管路连接一第一三通电磁阀的一个接头，所述第一三通电磁阀的另一个接头通过管路连接所述第二下腔室的上部，所述第一三通电磁阀的第三个接头通过管路连接一第二三通电磁阀的一个接头，所述第二三通电磁阀的另一个接头连通大气，所述第二三通电磁阀的第三个接头连接一第三三通电磁阀的一个接头，所述第三三通电磁阀的另一个接头通过管路连接一高压气源；所述第一下腔室的下部通过管路连接一第四三通电磁阀的一个接头，所述第四三通电磁阀的另一个接头通过管路连接所述第二下腔室的下部，所述第四三通电磁阀的第三个接头通过管路连接所述捕集阱的所述进口，所述捕集阱的所述出口通过管路连接一第五三通电磁阀的一个接头，所述第五三通电磁阀的另一个接头通过管路连接所述第三三通电磁阀的第三个接头，所述第五三通电磁阀的第三个接头通过管路连接一第六三通电磁阀的一个接头，所述第六三通电磁阀的另一个接头通过管路连接所述第一上腔室，所述第六三通电磁阀的第三个接头通过管路连接所述第二上腔室。