[发明专利]一种VOCs在线除湿装置及其气路控制方法

说明书

一种VOCs在线除湿装置及其气路控制方法，除湿装置由除湿阱、制冷剂槽、液封水、六通切换阀、三通电磁阀、两通电磁阀、加热带、流量计组成。除湿阱用于样品通过低温环境时脱水；制冷剂槽用于在需要制冷时储蓄制冷剂；液封水用于除湿阱中已脱除水份的排除同时保持除湿阱密封；六通切换阀用于进样和反吹除湿阱；三通电磁阀、两通电磁阀、加热带和流量计均用于气路流路。气路控制方法主要采用电磁阀切换改变气路和流量计控制流速，在保持负压进样气压不变的情况下实现样品的除湿、除湿阱的反吹和管路清洗等目的。本发明调控简单实用，可用于呼出气和大气环境等高湿度样品中VOCs的除湿，进而提高高湿度样品的检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及呼出气和大气环境分析化学等高湿样品的研究领域，具体涉及一种VOCs在线除湿装置及其气路控制方法。

背景技术

呼出气和大气环境等待测VOCs湿度过高会带来一系列问题：溶解于水中而造成VOCs样品损失；若使用质谱检测器，还可能由于水分子的电离而对电离源造成损害或是降低样品的电离能力。

目前的除水技术主要包括干燥剂、吸附剂、渗透除湿和捕集阱。主要的干燥剂有Mg(ClO₄)₂、MgCO₃、CaCl₂、LiCl和K₂CO₃，因选用的干燥剂应以不造成样品污染和导致样品损失为原则，所以应用范围有限。

可用于干燥的吸附剂有硅胶、Al₂O₃和沸石，然而不可避免的随水同步被吸附的还有高极性和高碳化合物，此时可用高温使这些化合物解吸。

渗透除湿是使气体流经Nafion管，通过Nafion渗水吸收来移除水分。Nafion是聚四氟乙烯和全氟-3，6-二环氧-4-甲基-7-癸烯-硫酸的共聚物，磺酸基具有很高的亲水性，当含有湿度的气体从Nafion管内壁通过时，样品中的水分会被磺酸基转移到Nafion管外壁而其他组分仍从Nafion管内壁通过，从而实现样品除湿。但是Nafion管除了能够去除水，还能够将氨和醇类(R-OH)，或者可以在酸催化条件下和水反应转化成醇类的醛和酮类去除，容易丢样品中VOCs信息。

捕集阱除湿是使待测样品气体通过低温捕集阱，使水汽冷凝进而得到干燥的样品，但是冷凝后水汽往往采用气路反吹扫的方式去除，这种除水方法不仅费时而且效率不高。

制冷装置的基本原理为，利用一种专门的装置，消耗一定的外加能量，使热量从温度较低的物体传给温度较高的物体，从而获得所需要的低温。外加能量可以为机械能、电能和热能，相应的产生了三种主要的制冷方法：压缩式制冷、热电制冷和制冷剂制冷。

压缩式制冷广泛应用于电冰箱、空调机与冷库中，是利用制冷工质的相变化来使被冷却物温度降低。主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀组成，主要的制冷工质有水、氨、氟利昂类及其替代产品。热电制冷是基于Peltier效应，即电子流经两种不同材料(P和N)构成的节点时，由于这两种材料中电子有不同能级，而使电子的能量发生变化。能量增加时从外界吸热，能量减少时向外界放热。使用制冷剂制冷的主要原理在于利用制冷剂的相变吸热来使环境温度降低，制冷剂主要有液氮、液氩。

本发明的一种VOCs在线除湿装置及其气路控制方法，就是为了解决目前采用捕集阱除湿冷凝后水汽去除费时而且效率不高所带来的弊端，同时该装置的气路控制方法可实现样品的负压进样，在不损失仪器检测灵敏度、无样品残留同时保持气路的洁净。

发明内容

本发明一种VOCs在线除湿装置及其气路控制方法调控简单实用，可用于呼出气和大气环境等高湿度样品中VOCs的除湿，进而提高高湿度样品的检测灵敏度。

本发明采用的具体技术方案如下: