[发明专利]一种旋转式气体扩散连续捕集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体扩散捕集装置，尤其涉及一种旋转式气体扩散连续捕集装置。

背景技术

大气水溶性气态污染物主要包括气态氨(NH₃)、二氧化硫(SO₂)、气态硝酸(HNO₃)、气态亚硝酸(HNO₂)、气态盐酸(HCl)、气态有机酸(甲酸、乙酸、草酸等)等，它们在大气中的浓度低、危害大，如何对其准确采集和测量是目前环境监测中的关键问题。大气环境中，主要水溶性气态污染物与大气颗粒态污染物、普通气体等处于均匀混合、相平衡的状态，准确测定其浓度的前提是排除混合态中其他物质的干扰，特别是颗粒态污染物的干扰。常规的固体阻留法和低温冷凝法均不能有效地分离气态和颗粒态大气污染物，采样时两者之间的相互干扰比较大，而且收集效率不高。而扩散分离捕集技术能很好地排除气体和颗粒物间的干扰，近年来已被应用于大气痕量污染物的采样。

扩散捕集技术的理论基础是气体和颗粒物扩散速率差别很大，在一定的行程范围内，气体在气流纵向的扩散远远大于颗粒物，此时选择特定吸收剂在纵向方向捕捉扩散快的气体物种，从而达到分离无干扰分离气体和颗粒物的目的。根据这样的原理设计有不同形状的扩散管，将吸收剂附着于扩散管内壁，使气体分子扩散到管壁上被吸收剂捕集，而颗粒物不受影响，可以一直通过扩散管，被吸收剂捕集的气体被相应的检测仪器测量，从而可以得到被捕集的大气气态污染物的浓度。用于捕集大气气态污染物的扩散管至少需要满足以下条件：1、扩散管的材质需要亲和吸收液；2、由于大气气态污染物浓度低，扩散管对气态污染物的捕集效率要高；3、扩散管对气态污染物的捕集效率在相对长时间内保持稳定；4、尽量避免干扰物颗粒物在扩散管内的损失；5、由于大气气态污染物浓度波动范围大，扩散管捕集气态污染物的容量要大。国外研究者根据具体情况设计有圆形扩散管、环形扩散管、平行板式扩散管等，它们的应用场合各不相同，均有各自的优缺点，其中因环形扩散管的内表面大、容量大，常被应用于大气气态污染物的捕集。

目前国际上常用的环形扩散管有以下缺陷：1、对气态污染物的捕集效率不稳定；2、对气态污染物的捕集容量低，特别在国外高污染的环境下，国际上使用良好的环形扩散管在国内环境应用时常常失效；3、结构偏复杂，造成后期维护繁琐，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于捕集大气气态水溶性污染物的旋转式气体扩散连续捕集装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种旋转式气体扩散连续捕集装置，其特征在于：它包括旋转式扩散管、步进电机、恒温送风装置、凹槽形支架、第一微量泵、第二微量泵、吸收液储液瓶、定量收集器、第三微量泵、气态污染物样品连续输出口、气体流量控制器、抽气采样泵、外围驱动控制电路和上位机；所述旋转式扩散管设置在所述凹槽形支架内部，所述步进电机安装在所述凹槽形支架一端部，且所述步进电机的动力输出端连接所述旋转式扩散管的动力输入端；位于所述凹槽形支架开口侧，在所述旋转式扩散管外壁面沿其长度方向设置有所述恒温送风装置；所述旋转式扩散管的吸收液入口端连接所述第一微量泵的出口端，所述第一微量泵的入口端连接所述吸收液储液瓶；所述旋转式扩散管的吸收液出口端经所述第二微量泵连接所述定量收集器的入口端，所述定量收集器的出口端连接所述第三微量泵入口端，所述第三微量泵出口端连接所述气态污染物样品连续输出口；所述旋转式扩散管的出气口端连接所述气体流量控制器，所述气体流量控制器连接所述抽气采样泵；所述步进电机、恒温送风装置、第一微量泵、第二微量泵、第三微量泵、样品定量收集器、气体流量控制器和抽气采样泵都与所述外围驱动控制电路连接，所述外围驱动控制电路通过USB线与所述上位机连接。

所述旋转式扩散管包括一个入气口、两个旋转密封转接件、一根双层环形石英套管、一个环形塑料齿轮和一个出气口；所述入气口通过一个所述旋转密封转接件连接在所述双层环形石英套管一端，所述双层石英套管另一端通过另一个所述旋转密封转接件连接所述出气口；在另一个所述旋转密封转接件外部连接所述环形塑料齿轮，所述环形塑料齿轮由所述步进电机带动工作。

每个所述旋转密封转接件上都封装一个不锈钢无油轴承，所述不锈钢无油轴承的两端都安装有O形圈。