[发明专利]一种颗粒物有机化学组分在线测量系统及方法

摘要

本发明涉及一种颗粒物有机化学组分在线测量系统及方法。该系统包括颗粒物切割器、活性炭扩散管、扩散干燥管、电动三通阀、收集‑热脱附装置、恒温四通阀、采样泵、低温冷阱、气相色谱等组件。测量过程依次经历采样模式、吹扫模式、热脱附模式、分析模式、降温模式，五种工作模式周期连续地自动切换，实现对颗粒物在线捕集、热解析、有机化学组分富集，最后采用气相色谱对有机化学组分进行分离检测。本发明优点为在线测量；测量时间分辨率为30‑60分钟；颗粒物收集所用滤膜可更换，避免测量中残留物质影响；采用‑40℃低温冷阱，可测量高挥发性有机组分。本发明的结构紧凑，操作简便，结果可靠，可应用于大气及其他颗粒物体系的测量。

主权项

一种在线测量颗粒物有机化学组分的方法，其特征在于，所述方法使用颗粒物有机化学组分在线测量系统进行，该系统依次经过采样模式、吹扫模式、热脱附模式、分析模式和降温模式，对颗粒物进行在线捕集并测量其中有机化学组分的含量，从而实时得到颗粒物有机化学组分浓度；所述五种工作模式运行一个周期的时间为30分钟至60分钟；其中采样模式运行时间为10分钟至40分钟，吹扫模式运行时间为3分钟，热脱附模式运行时间为7分钟，分析模式运行时间为5分钟，降温模式运行时间为5分钟；该系统中切割器(1)依次经过活性炭扩散管(2)和扩散干燥管(3)与第一电动三通阀(4)的A接口连接，第一电动三通阀(4)的B接口与收集‑热脱附装置(5)的入口连接，第一电动三通阀(4)的C接口与供气及气路压力控制系统(11)连接；收集‑热脱附装置(5)的采样出口与第二电动三通阀(6)B接口连接，第二电动三通阀(6)的A接口与采样泵(7)连接，第二电动三通阀(6)的C接口连接大气；收集‑热脱附装置(5)的热脱附出口通过保温管路(14)与恒温四通阀(8)的B接口连接，恒温四通阀(8)的A接口通过堵头堵死，恒温四通阀(8)的D接口与供气及气路压力控制系统(11)连接，恒温四通阀(8)的C接口通过保温毛细管(13)与低温冷阱(9)的入口连接；低温冷阱(9)的出口与气相色谱(10)的毛细柱入口连接；计算机交互控制系统(12)与第一电动三通阀(4)、收集‑热脱附装置(5)、第二电动三通阀(6)、采样泵(7)、恒温四通阀(8)、低温冷阱(9)、气相色谱(10)、供气及气路压力控制系统(11)分别进行电气连接；所述收集‑热脱附装置(5)配套有加热组件和降温风机，以实现对收集‑热脱附装置(5)的温度控制；所述方法具体包括以下步骤：在采样模式下，通过采样泵(7)的抽吸作用，载有待测颗粒物的气流依次通过切割器(1)、活性炭扩散管(2)、扩散干燥管(3)、第一电动三通阀(4)后，在收集‑热脱附装置(5)中被捕集；在吹扫模式下，吹扫气体依次通过供气及气路压力控制系统(11)、第一电动三通阀(4)后对收集‑热脱附装置(5)进行吹扫，从第二电动三通阀(6)排出，从而赶走残留在收集‑热脱附装置(5)中的气体；在热脱附模式下，通过收集‑热脱附装置(5)的加热组件，使被捕集的颗粒物样品升温至300℃并保持该温度，从而使其中的有机化学组分挥发；同时载气依次通过供气及气路压力控制系统(11)、第一电动三通阀(4)、收集‑热脱附装置(5)，有机化学组分随载气通过恒温四通阀(8)进入低温冷阱(9)，在‑40℃的条件下被低温冷阱(9)捕集；在分析模式下，随着低温冷阱(9)的启动，富集的有机物组分被快速释放出来，同时载气依次通过供气及气路压力控制系统(11)、恒温四通阀(8)、低温冷阱(9)，被释放的有机化学组分随载气进入气相色谱(10)，由气相色谱(10)对有机化学组分进行分离并检测；在该模式下，收集‑热脱附装置(5)中的加热组件保持加热状态，并在吹扫气体的持续吹扫下带走收集‑热脱附装置(5)中残留的有机化学组分，避免对下一次测量产生影响；在降温模式下，通过收集‑热脱附装置(5)中的降温风机，将收集‑热脱附装置(5)降温至室温，完成一次采样分析循环。