專利名稱：一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)采樣前氣溶膠預(yù)處理的裝置，尤其是一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的低流量處理裝置，屬于環(huán)境分析和大氣采樣技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在國(guó)內(nèi)大氣采樣和常規(guī)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域都是直接收集氣體進(jìn)入采樣儀器裝置，幾乎沒有對(duì)采樣前氣體進(jìn)行前處理過程，這在某種程度上忽略了采樣過程中氣體凝結(jié)或者揮發(fā)等效應(yīng)的影響，由于大氣氣溶膠的組成成分和形成過程是進(jìn)一步研究氣溶膠對(duì)氣候和人類健康影響的重要因素，因此在收集氣體進(jìn)入采樣器之前，分離酸性的無機(jī)和有機(jī)等揮發(fā)性氣體和半揮發(fā)性氣溶膠并去除這些氣體組分是非常關(guān)鍵的。另外還可以通過控制不同溫度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到理解大氣中特定氣溶膠組分有多少貢獻(xiàn)到大氣氣溶膠顆粒粒徑當(dāng)中的目的。這些研究結(jié)果可以進(jìn)一步應(yīng)用到我國(guó)大氣化學(xué)模式當(dāng)中。然而，目前國(guó)內(nèi)還沒有針對(duì)采樣前自動(dòng)多變控溫并去除揮發(fā)氣溶膠組分的裝置報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能自動(dòng)控溫加熱并吸收揮發(fā)性氣溶膠組分的處理裝置，其具有加熱迅速且溫度可自動(dòng)控制、吸附揮發(fā)性氣溶膠組分迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的處理裝置，它包括加熱腔、過濾腔和氣體傳輸管，氣體傳輸管橫向貫穿加熱腔和過濾腔，位于過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管的管壁上均勻分布有通氣孔，所述加熱腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器的信號(hào)輸出端與溫度控制器的信號(hào)輸入端相連，溫度控制器的控制輸出端連接加熱器，所述的溫度控制器與電源相連，過濾腔內(nèi)填充有活性碳，過濾腔的末端與氣體導(dǎo)出腔相連通，氣體導(dǎo)出腔的末端連通有出氣管。所述的加熱器為串聯(lián)的兩石英加熱管，兩石英加熱管對(duì)稱設(shè)置在氣體傳輸管的兩側(cè)，串聯(lián)的石英加熱管與溫度控制器的控制輸出端連接。優(yōu)選的，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管為不銹鋼鋼管。所述加熱腔為輕質(zhì)泡沫保溫磚圍城的空腔，輕質(zhì)保溫磚的外表面覆有保溫層，優(yōu)選的，保溫層由巖棉構(gòu)成。巖棉的作用隔熱，減少熱量散發(fā)，同時(shí)防止操作人員燙傷。所述的過濾腔的直徑為106mm-120mm，過濾腔的長(zhǎng)為740mm-760mm，過濾腔為圓筒狀有機(jī)玻璃圍成的空腔。所述的加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管貫穿加熱腔并且兩端延伸至加熱腔外，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管的一端與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管法蘭連接，左法蘭盤中心的圓孔與加熱腔氣體傳輸管密封連接，右法蘭盤的中心圓孔與過濾腔密封連接，優(yōu)選的，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管為塑料氣體傳輸管。加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管此種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)方便更換貫穿加熱腔的一段氣體傳輸管，法蘭連接拆卸方便，密封性能好，為更換氣體傳輸管提供了方便。優(yōu)選的，加熱腔與過濾腔之間的氣體傳輸管上設(shè)置散熱片。設(shè)散熱片的優(yōu)點(diǎn)使不銹鋼氣體傳輸管的溫度快速下降，防止過熱的不銹鋼氣體傳輸管與過濾腔內(nèi)的塑料氣體傳輸管連接處熔化而使通氣管斷開或漏氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所述的加熱腔體和散熱片外部罩設(shè)有保護(hù)罩，保護(hù)罩上均勻分布有散熱孔，散熱孔為方形散熱孔，保護(hù)罩為金屬材質(zhì)。保護(hù)罩的作用主要起保護(hù)加熱控溫腔和防止操作人員燙傷的作用。優(yōu)選的，過濾腔的殼體與氣體導(dǎo)出腔的腔壁法蘭連接，氣體導(dǎo)出腔的上部連通有活性炭加料口，下部連通有活性炭出料口。所述的加熱腔體和過濾腔體下方設(shè)置有金屬底座。所述的溫度控制器與電源之間還設(shè)置有開關(guān)。本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)良效果1、本發(fā)明設(shè)置的加熱腔，可使進(jìn)入氣體傳輸管中氣溶膠加熱，控溫器可使加熱腔內(nèi)的溫度控制在一定范圍內(nèi)，氣溶膠的部分有機(jī)和無機(jī)組分在特定溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，氣體溫度經(jīng)散熱片迅速下降至常溫，不影響后續(xù)的分析、監(jiān)測(cè)結(jié)果。2、本發(fā)明采用活性碳，可吸附加熱腔內(nèi)揮發(fā)的有機(jī)和無機(jī)酸性氣體，如S02，HCl等酸性氣體及有機(jī)氣體，起到過濾氣溶膠的作用。3、氣溶膠經(jīng)過本發(fā)明的加熱腔加熱后，后經(jīng)散熱片進(jìn)入過濾腔，在特定溫度下?lián)]發(fā)的有機(jī)物氣體和酸性氣體被過濾腔內(nèi)的活性碳吸附并去除，填滿過濾腔的活性碳吸附迅速，易揮發(fā)組分去除明顯，且對(duì)氣溶膠其他組分沒有影響。4、本發(fā)明的過濾腔的末端連通有氣體導(dǎo)出腔，氣體導(dǎo)出腔上可以安裝標(biāo)準(zhǔn)儀器使用的不同尺寸的接口，經(jīng)過濾腔過濾后的氣體經(jīng)導(dǎo)出腔導(dǎo)出后進(jìn)入在線采樣和分析儀器， 對(duì)氣體中氣溶膠顆粒進(jìn)行物理和化學(xué)分析。5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝操作方便，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管隨著長(zhǎng)期使用老化后可方便更換。6、本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)，成本低，可推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明去掉保護(hù)罩和活性碳的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明加熱腔結(jié)構(gòu)及與溫度控制器連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明活性碳加料口、氣體導(dǎo)出腔與活性碳出料口剖面連接結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管；2、保護(hù)罩；3、法蘭盤a ;4、有機(jī)玻璃殼體；5、法蘭盤b;6、活性碳加料口 ；7、活性碳出料口 ；8、氣體導(dǎo)出腔；9、出氣管；10、底座；11、溫度控制器；12、電源開關(guān)；13、活性碳；14、加熱腔；15、散熱片；16、過濾腔；17、電源接口 ；18、巖棉； 19、石英加熱棒；20、輕質(zhì)泡沫保溫磚；21、溫度傳感器；22、過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)地說明，但本發(fā)明不限于此。實(shí)施例1實(shí)施例中所采用的石英加熱管購自揚(yáng)州杰達(dá)電熱科技有限公司，溫度控制器采用廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)的AI-808P型溫控器。如圖1、圖2所示，一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠處理裝置，包括加熱腔14、 過濾腔16和氣體傳輸管，氣體傳輸管分為兩段，即加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1和過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1橫向貫穿加熱腔14，并且兩端延伸至加熱腔14 外，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22橫向貫穿過濾腔16。加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22相連通，過濾腔16的末端與氣體導(dǎo)出腔8相連通，氣體導(dǎo)出腔8的末端連通有出氣管9。如圖2、圖3所示，所述的加熱腔14為輕質(zhì)泡沫保溫磚20圍城的空腔，輕質(zhì)保溫磚 20的外表面覆有巖棉18保溫層，巖棉18 —方面具有隔熱，減少熱量散發(fā)的作用，同時(shí)防止加熱腔散發(fā)的熱量燙傷操作人員。加熱腔14內(nèi)設(shè)置有加熱器，所述的加熱器為串聯(lián)的兩根石英加熱管19，石英加熱管19對(duì)稱設(shè)置在氣體傳輸管的兩側(cè)，串聯(lián)的石英加熱管19與溫度控制器11的控制輸出端連接，當(dāng)石英加熱管19進(jìn)行加熱時(shí)，加熱腔14內(nèi)可迅速升溫并與石英加熱管19保持相同溫度。優(yōu)選的，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1為不銹鋼鋼管。加熱腔 14內(nèi)溫度升高熱量傳遞使不銹鋼氣體傳輸管的溫度升高，從而對(duì)經(jīng)過加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的氣溶膠進(jìn)行加熱。加熱腔14內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器21，如圖3所示，溫度傳感器21的信號(hào)輸出端與溫度控制器11的信號(hào)輸入端相連，溫度控制器11的控制輸出端連接加熱器，所述的溫度控制器11與電源相連，圖中17為電源接口。優(yōu)選的，溫度控制器11與電源之間還設(shè)有電源開關(guān)12。當(dāng)接通電源，打開電源開關(guān)12，設(shè)定好溫度控制器上的溫度，石英加熱管19開始加熱，溫度傳感器21將加熱腔14內(nèi)的溫度實(shí)時(shí)反饋給溫度控制器11并顯示在顯示屏幕上；當(dāng)加熱腔14內(nèi)的溫度達(dá)到所設(shè)定的溫度時(shí)，溫度控制器11的控制信號(hào)使石英加熱管 19停止繼續(xù)加熱并保持溫度在所設(shè)定溫度士2°C的范圍內(nèi)。如上，經(jīng)過不停的加溫控溫，變溫恒溫過程通常在3-5分鐘以內(nèi)完成，這時(shí)就可以通入氣體。在通氣過程中，控溫器屏幕實(shí)時(shí)顯示加熱腔內(nèi)的溫度。過濾腔為圓筒狀有機(jī)玻璃圍成的空腔，即空腔的外圍為有機(jī)玻璃殼體4。過濾腔的直徑為106mm，過濾腔的長(zhǎng)740mm。過濾腔16內(nèi)填充有活性碳13，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22的管壁上均勻分布通氣孔，加熱后易揮發(fā)的氣溶膠氣體通過通氣孔散向過濾腔，活性碳將其吸附起到過濾氣溶膠的作用。加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的一端與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22通過法蘭盤a3法蘭連接，法蘭盤a3的左法蘭盤中心的圓孔與加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1密封連接，右法蘭盤的中心圓孔與過濾腔16密封連通，優(yōu)選的，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管 1為塑料氣體傳輸管，為更換加熱腔氣體傳輸管1提供了方便。加熱腔14與過濾腔16之間的氣體傳輸管上設(shè)置散熱片15。所述的散熱片15是由七個(gè)相互平行且等距排列的金屬片構(gòu)成，散熱片15起到散熱的作用，使加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的溫度下降，一方面防止過高的溫度使氣溶膠損失，另一方面防止過熱的不銹鋼氣體傳輸管與過濾腔內(nèi)的塑料氣體傳輸管連接處熔化而使通氣管斷開或漏氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。加熱腔14和散熱片15的外部罩設(shè)有保護(hù)罩2，保護(hù)罩2上均勻分布有散熱孔，散熱孔優(yōu)選方形散熱孔，保護(hù)罩2優(yōu)選金屬材質(zhì)。過濾腔16的有機(jī)玻璃殼體4與氣體導(dǎo)出腔8的腔壁通過法蘭盤沾法蘭連接，法蘭盤h5的左法蘭盤中心的圓孔與過濾腔16密封連通，右法蘭盤的中心圓孔與氣體導(dǎo)出腔密封連通。如圖4所示，氣體導(dǎo)出腔8上部連通有活性碳加料口 6，下部連通有活性碳出料口 7。所述的活性碳加料口 6、活性碳出料口 7的外徑為38mm，內(nèi)徑37mm。所述的加熱腔14和過濾腔16下方設(shè)置有金屬底座10。溫度控制器11和電源開關(guān)12固定在金屬底座上。工作過程該裝置工作時(shí)，氣體由加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)加熱腔14加熱后，吸入的氣體中氣溶膠顆粒物上的部分無機(jī)物和有機(jī)物受熱揮發(fā)，經(jīng)過15散熱片進(jìn)入過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22，后通過濾腔氣體內(nèi)的傳輸管22上的通氣孔散到過濾腔內(nèi)，揮發(fā)的有機(jī)物氣體和其他酸性氣體可被活性炭吸收并去除，最后氣體由出氣管9導(dǎo)出。導(dǎo)出的氣體包含有A和隊(duì)及在設(shè)定溫度下沒有揮發(fā)的氣溶膠顆粒。在出口可通過接口連接到低流量(通常l_3m/l)氣溶膠采樣器或者一些氣溶膠粒度分析儀上。實(shí)施例2一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠處理裝置，結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所示，不同之處在于過濾腔的直徑為115mm，過濾腔長(zhǎng)755mm?；钚蕴技恿峡?6、活性碳出料口 7的外徑為40mm，內(nèi)徑39mm。
權(quán)利要求
1.一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的處理裝置，其特征在于它包括加熱腔、過濾腔和氣體傳輸管，氣體傳輸管橫向貫穿加熱腔和過濾腔，位于過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管的管壁上均勻分布有通氣孔，所述加熱腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器的信號(hào)輸出端與溫度控制器的信號(hào)輸入端相連，溫度控制器的控制輸出端連接加熱器，所述的溫度控制器與電源相連，過濾腔內(nèi)填充有活性碳，過濾腔的末端與氣體導(dǎo)出腔相連通，氣體導(dǎo)出腔的末端連通有出氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱器為串聯(lián)的兩石英加熱管，兩石英加熱管對(duì)稱設(shè)置在氣體傳輸管的兩側(cè)，串聯(lián)的石英加熱管與溫度控制器的控制輸出端連接，優(yōu)選的，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管為不銹鋼鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述處理裝置，其特征在于所述加熱腔為輕質(zhì)泡沫保溫磚圍城的空腔，輕質(zhì)保溫磚的外表面覆有保溫層，優(yōu)選的，保溫層由巖棉構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理裝置，其特征在于所述的過濾腔的直徑為 106mm-120mm,過濾腔的長(zhǎng)為740mm-760mm，過濾腔為圓筒狀有機(jī)玻璃圍成的空腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管貫穿加熱腔并且兩端延伸至加熱腔外，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管的一端與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管法蘭連接，左法蘭盤中心的圓孔與加熱腔氣體傳輸管密封連接，右法蘭盤的中心圓孔與過濾腔密封連接，優(yōu)選的，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管為塑料氣體傳輸管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的處理裝置，其特征在于加熱腔與過濾腔之間的氣體傳輸管上設(shè)置散熱片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱腔體和散熱片外部罩設(shè)有保護(hù)罩，保護(hù)罩上均勻分布有散熱孔，散熱孔為方形散熱孔，保護(hù)罩為金屬材質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于過濾腔的殼體與氣體導(dǎo)出腔腔壁法蘭連接，氣體導(dǎo)出腔上部連通有活性炭加料口，下部連通有活性炭出料口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱腔和過濾腔的下方設(shè)置有金屬底座。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的溫度控制器與電源之間還設(shè)置有開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的低流量處理裝置，包括加熱腔、過濾腔和氣體傳輸管，氣體傳輸管橫向貫穿加熱腔和過濾腔，位于過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管的管壁上均勻分布有通氣孔，所述加熱腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器的信號(hào)輸出端與溫度控制器的信號(hào)輸入端相連，溫度控制器的控制輸出端連接加熱器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝操作方便，加熱迅速且溫度能自動(dòng)控制，吸附揮發(fā)性氣溶膠組分迅速。
文檔編號(hào)G01N1/44GK102445378SQ201110308419
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者周深圳, 崔逸如, 李衛(wèi)軍, 李守波, 章琦, 韓明利 申請(qǐng)人:山東大學(xué)