[发明专利]一种环境参数可调的气溶胶荷电量检测装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种环境参数可调的气溶胶荷电量检测装置及其工作方法，所述装置包括控制模块、清洁模块、执行模块、混合反应模块、荷电检测模块、分析模块、污染物处理模块；控制模块分别与清洁模块、执行模块、分析模块电连接；荷电检测模块与分析模块电连接；执行模块与外界连通；混合反应模块分别与清洁模块、执行模块、荷电检测模块连通；荷电检测模块与污染物处理模块连通；污染物处理模块与外界连通。所述方法阐明装置原理和步骤。本发明实现环境参数可调，能模拟不同环境进行实验；实现装置自动清洁，能排除不同试验相互干扰；实现污染气体回收，能避免环境污染；实现气溶胶颗粒荷电量检测及分析，提高数据可用性。

技术领域

本发明涉及气溶胶颗粒荷电量检测领域，更具体地，涉及一种环境参数可调的气溶胶荷电量检测装置及其工作方法。

背景技术

大气中的气溶胶粒子几乎都带有一定的电荷，或带正电，或带负电，也有呈电中性。研究表明，冬季取暖季节太原地区大气电场的空间分布与污染物的空间分布有密切关系，污染物中的SO₂气体和硫酸盐气溶胶对大气电场的增强起主要作用，二氧化硫溶于水后将发生电离，并可能被氧化生成硫酸盐成为大气重粒子，使得大气电场增强。事实上，大气环境中SO₂、NO_x和O₃参与光化学反应、自由基形成以及其他物理化学过程，这些过程可能影响到气溶胶表面的荷电性质。此外，有研究者通过统计分析，发现大气湿度波动与PM_2.5的爆发式增长具有密切关系，并初步提出湿度波动可能会引起气溶胶颗粒表面荷电改变，静电力的增强会加快颗粒聚并过程。事实上，改变环境的相对湿度会改变自由离子在物体表面吸附水层中与环境中转移的速率，可能会改变物体表面荷电特性；当环境气压/水汽压降低时,由于颗粒表面离子的解析作用，表面上的电荷的数量也会发生突变。有研究发现在交通繁忙的道路附近，带电颗粒的比例是远离道路的两倍，说明颗粒的荷电状态与颗粒物的运动以及周围环境有关。

以上分析都是基于大气环境条件下的观测数据，影响因素较多。因此，气溶胶颗粒的荷电性质及其与环境污染物浓度(SO₂、NO_x和O₃)、温湿度变化等气象条件的相关关系、具体的作用机制有待进一步研究。但是，目前不存在可以定量设置污染物浓度(SO₂、NO_x和O₃等)、环境温度、环境湿度等参数，同时可以对颗粒物荷电量进行检测的实验装置，因此无法精确模拟并定量分析颗粒物与这些因素的关系。

在现有技术中，公开号为CN109507068A的中国发明专利，于2019年03月22日公开了一种颗粒物荷电量检测装置及检测方法，包括进风端、颗粒物粒径检测模块、荷电分析仪；感湿检测模块、感温检测模块以及颗粒物粒径检测模块将采集到的信息传输给荷电分析仪进行分析，可调直流电源将实时数据传送给荷电分析仪；荷电分析仪根据收集到的湿度、温度和粒径信息，输出在不同湿度、温度情况下的颗粒物荷电量信息。虽然该方案能在一定程度上应用于特定环境下颗粒荷电性质的检测，但是并未能解决上述问题，因此，急需一种环境参数可调的气溶胶荷电量检测装置及其工作方法。

发明内容

本发明为解决现有实验装置在进行气溶胶颗粒荷电量检测的过程中，不能设置或调节环境参数的问题，提供了一种环境参数可调的气溶胶荷电量检测装置及其工作方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

首先，提出了一种环境参数可调的气溶胶荷电量检测装置，包括控制模块、清洁模块、执行模块、混合反应模块、荷电检测模块、分析模块、污染物处理模块；其中：所述控制模块输出端分别与清洁模块输入端、执行模块输入端、分析模块输入端电连接；所述荷电检测模块输出端与分析模块输入端电连接；所述清洁模块出气端与混合反应模块进气端连通；所述执行模块进气端与外界环境连通；所述执行模块出气端与混合反应模块进气端连通；所述混合反应模块出气端与荷电检测模块进气端连通；所述荷电检测模块出气端与污染物处理模块进气端连通；所述污染物处理模块出气端与外界环境连通。