申请/专利权人：复旦大学

申请日：2020-07-26

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN111855375B

主分类号：G01N1/40

分类号：G01N1/40;G01N15/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2020.11.17#实质审查的生效;2020.10.30#公开

摘要：本发明属于环保技术领域，具体为一种在线大气细颗粒物浓缩与收集装置和方法。本发明装置包括PM2.5切割头、水箱系统、虚拟切割系统、冷凝循环系统、在线浓缩样采集系统；水箱系统包括水箱、电加热棒、温控数显装置，PM2.5切割头与水箱联通；虚拟切割系统包括虚拟切割器、浓缩气流真空泵、主气流真空泵；冷凝循环系统包括冷凝剂循环管、冷凝机；冷凝循环系统用以循环流通冷凝液对饱和颗粒物进行冷凝长大；在线浓缩样采集系统包括生物采样瓶、电磁阀和继电器、馏分自动收集器、电脑细分恒流泵。本装置可将实际大气细颗粒物浓缩7到10倍，且浓缩效率高；可为后续在线化学组分或毒性检测提供技术支持；本装置操作简便，可靠稳定，维护成本低。

主权项：1.一种在线大气细颗粒物浓缩与收集装置，其特征在于，包括：碰撞式PM2.5切割头、水箱加热系统、虚拟切割系统、冷凝循环系统、在线浓缩样采集系统；其中：所述碰撞式PM2.5切割头，包括PM10、PM5、PM2.5三级，每级由一个冲击孔板和一个冲击分离收集板组成，其中，三级冲击分离收集板的结构相同，由于不同粒径颗粒的冲击惯性不同，三级冲击板的孔数和孔径各不相同；所述水箱加热系统，包括一水箱（9），用于盛放去离子水，水箱（9）内壁设有隔温层（10），用于对水箱（9）内去离子水保温；水箱（9）一侧设有可视窗口（11），用于观察箱体内水面高度；水箱（9）内设有带有温度传感器的电加热棒（12），用于对去离子水进行加热；水箱（9）内设有温控数显装置（13），用于控制去离子水温度；碰撞式PM2.5切割头（7）与水箱（9）联通；所述虚拟切割系统，包括虚拟切割器（17）、浓缩气流真空泵（2）、主气流真空泵（3）；其中，所述虚拟切割器（17）包括一个喷嘴（19）、一个喷嘴接管（20），以及两条气路：主气路和浓缩气路；喷嘴（19）与喷嘴接管（20）同轴设置，喷嘴接管（20）在喷嘴（19）上方，两者间隔一定空隙，喷嘴接管（20）用于接收喷嘴（19）喷出的颗粒物；所述主气流真空泵（3）通过管道与虚拟切割器（17）上部主气路出口（18）联通，该联通管道上设置有干燥管（4）和大流量质量流量控制器（5），干燥管（4）用于对气流加以干燥，以避免系统水汽过大损伤泵体，大流量质量流量控制器（5）用于精确控制管道流量；所述浓缩气流真空泵（2）通过管道与虚拟切割器（17）上部的浓缩气路联通，在该联通管道上设置有浮子流量计（1），用于计量管路流量；所述冷凝循环系统，包括冷凝剂循环管（6）、冷凝机（8）；所述冷凝剂循环管（6）包括冷凝内管（14），冷凝内管（14）外紧密缠绕软铜制螺旋管（15），螺旋管（15）始末两端分别连接冷凝机（8）的出口和进口；在螺旋管（15）外包裹有一隔温层（16），使冷凝管温度不受外界温度影响，冷凝循环系统用以循环流通冷凝液对饱和颗粒物进行冷凝长大；水箱（9）的气流出口与冷凝循环系统中的冷凝内管（14）始端同轴设置，由快接法兰连接；冷凝内管（14）终端与虚拟切割系统中喷嘴（19）连接；所述在线浓缩样采集系统，包括生物采样瓶（21）、电磁阀和继电器（22）、馏分自动收集器（23）、电脑细分恒流泵（24）；其中，生物采样瓶（21）上口与浓缩气流真空泵（2）和虚拟切割器（17）之间的联通管道联通，用于对浓缩后的饱和颗粒物进行在线采集，其采集溶剂为去离子水；四通道电脑细分恒流泵（24）有两台，其中一台用于向生物采样瓶内注入溶剂，另一台用于从生物采样瓶中抽取采集好的浓缩样，用于实现在线浓缩样采集；在两台电脑细分恒流泵之前设置电磁阀和控制电磁阀开关的时间继电器（22），用于控制两台电脑细分恒流泵工作，使恒流泵工作休眠时间保持同步；恒流泵（24）抽取的浓缩液通过馏分自动收集器（23）在线收集到试管转盘上的样品管中，以备后续样品分析；所述冷凝机中的冷凝剂采用酒精，其浓度可调，到制冷和降低饱和颗粒物挥发量的效果即可；所述冷凝内管（14）直径为2.5厘米，长度为80厘米。

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