本發(fā)明屬于氣體污染物排放檢測監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種測定固定污染源廢氣中有機物含量的氣體檢測設備及其應用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，大氣污染物排放控制指標主要有非甲烷烴、苯系物以及總揮發(fā)性有機物等指標，國內(nèi)外在開展固定污染源排氣監(jiān)測中，測定總氣態(tài)有機物的主要方法有非甲烷總烴的測定氣相色譜法，該方法使用氣相色譜分別測定總烴和非甲烷烴，以兩者的差作為非甲烷烴含量。但由于該方法中氣相色譜的氫焰離子化檢測器(FID)對不同有機物的響應不同，導致在實際監(jiān)測中因固定污染源排氣中有機物組分不同，非甲烷烴分析結(jié)果可能產(chǎn)生較大的誤差。

此外，由于現(xiàn)有苯系物分析方法標準覆蓋的目標化合物不多，非甲烷烴方法尚無法真實反映固定污染源有機氣體排放情況，行業(yè)內(nèi)對總揮發(fā)性有機物定義又存在不合理性和分析方法應用不便等缺陷，因此，國內(nèi)在大氣揮發(fā)性有機物排放控制中一直缺乏有效的監(jiān)測監(jiān)控手段，由于HJ/T 38-1999《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定氣相色譜法》中非甲烷烴的結(jié)果是以碳記，因此可以考慮采用排氣中總有機碳(TOC)的指標來評價固定污染源有機氣體的排放情況。

但是，現(xiàn)有技術(shù)在環(huán)境、醫(yī)療及化工領(lǐng)域中使用的總有機碳分析儀均是用于測定溶液中總有機碳的含量，其將溶液中的有機物的碳氧化成二氧化碳，消除干擾因素后由二氧化碳檢測器測定，再通過數(shù)據(jù)處理把二氧化碳氣體含量轉(zhuǎn)換成溶液中有機物的濃度。

如中國專利申請201310521214.9公開了一種基于電化學催化氧化的總有機碳分析儀及其方法。它包括電化學反應池、非色散紅外探測器、氣體擴散膜、濕氣交換器、氣體收集室；分析儀本體從上到下順次設有氣體收集室、濕氣交換器、氣體擴散膜、電化學反應池；氣體收集室中部插有非色散紅外探測器，電化學反應池包括陽極、陰極、反應液和廢液排放口，電化學反應池內(nèi)側(cè)壁相對設有陽極、陰極，電化學反應池側(cè)壁設有廢液排放口，電化學反應池內(nèi)設有反應液；所述的濕氣交換器采用Nafion或TEFLON聚合物管層材料。然而，該方法針對樣本為水樣樣本，其無法對氣體樣本中的總有機碳進行測定中。

又如中國專利申請201010136954.7公開了總有機碳在線分析儀及分析總有機碳的方法。它主要包括注射泵、多通閥、滲氧管、氧化反應器、鉑金催化劑、冷凝器和二氧化碳氣體檢測器(NDIR)。根據(jù)該發(fā)明的總有機碳在線分析儀和方法可以檢測0～2000ppm的水樣。然而，該方法也是測定被有機物質(zhì)污染后的水體中的總有機碳含量。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中對于溶液中總有機碳(TOC)的測試普及性很高，但是沒有對固定污染源產(chǎn)生的氣體中總有機碳進行測定的裝置。因此，提供一種能夠保證氣體順利進入到儀器內(nèi)部管路實現(xiàn)總有機碳的檢測的氣體進樣裝置及應用該氣體進樣裝置實現(xiàn)氣體固定污染源總有機碳的測定系統(tǒng)成為業(yè)內(nèi)急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種測定固定污染源總有機碳的氣體進樣裝置及其應用系統(tǒng)，不僅可以直接對固定污染源產(chǎn)生的氣體中總有機碳進行測定，還可以有效保證在測定過程中裝置的密閉性、氣路的流通性、以及測量的精密度。

本發(fā)明的的第一個目的在于提供一種測定固定污染源總有機碳的氣體進樣裝置，其包括：連接座、連接于連接座上的固定帽、以及夾設于連接座與固定帽之間的密封墊；其中，連接座包括自其頂端中心向下延伸的凹臺、自凹臺的底面中心向下延伸貫穿所述連接座的中空氣道；密封墊置于凹臺的底面上以將中空氣道封閉；固定帽包括位于下方的連接部及位于上方的把持部，連接部插合于凹臺中，把持部突出于連接座的頂端。

可選擇地，圍繞凹臺的內(nèi)壁設有一圈內(nèi)螺紋，圍繞固定帽的連接部的外壁設有一圈與凹臺的內(nèi)螺紋相配合的外螺紋以實現(xiàn)固定帽與連接座的螺紋連接。

優(yōu)選地，密封墊由橡膠制成。

可選擇地，凹臺的深度占連接座的高度的三分之一至七分之一，優(yōu)選地，凹臺的深度占連接座的高度的六分之一至七分之一。

可選擇地，中空氣道的直徑占凹臺的直徑的十分之一至三分之一，優(yōu)選地，中空氣道的直徑占凹臺的直徑的五分之一至四分之一。

可選擇地，固定帽上形成貫穿把持部和連接部的貫穿通道。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種應用上述氣體進樣裝置的測定固定污染源總有機碳的測定系統(tǒng)，其包括：依次串聯(lián)連接的載氣供應器、氧化反應器、無機碳反應器以及非色散紅外探測器，其中，載氣供應器用于向氧化反應器中通入載氣；氧化反應器用于對第一污染氣體樣品進行氧化，其設有載氣入口、第一污染氣體入口及第一出氣口，載氣供應器通過載氣管線與載氣入口相連接，第一污染氣體入口連接有用于將第一污染氣體樣品注入至氧化反應器中的第一氣體進樣裝置，第一出氣口通過氣道管線與無機碳反應器相連接；無機碳反應器用于對第二污染氣體樣品進行酸化，其設有氣道入口、第二污染氣體入口、以及第二出氣口，氣道入口通過氣道管線與氧化反應器相連接，第二污染氣體入口連接有用于將第二污染氣體樣品注入至無機碳反應器中的第二氣體進樣裝置，第二出氣口通過檢測管線與非色散紅外探測器相連接；第一污染氣體樣品與第二污染氣體樣品來自于相同的固定污染源。

其中，首先將第一污染氣體樣品通過第一氣體進樣裝置注入至氧化反應器中，待第一污染氣體樣品中的全部的碳元素物質(zhì)被氧化成二氧化碳氣體后，載氣供應器提供的載氣會攜帶二氧化碳氣體通過氣道管線經(jīng)過無機碳反應器，由于無機碳反應器中承載是酸性的磷酸溶液，所以二氧化碳氣體不與之反應，載氣攜帶二氧化碳氣體最終到達非色散紅外探測器，從而得到第一污染氣體樣品的總碳濃度數(shù)值的測定結(jié)果。然后，第二污染氣體樣品通過第二氣體進樣裝置注入至無機碳反應器進行酸化反應，待第二污染氣體樣品中的全部的無機碳元素物質(zhì)被酸化產(chǎn)生二氧化碳氣體后，載氣供應器提供的載氣穿過氧化反應器進入無機碳反應器中，從而攜帶二氧化碳氣體最終到達非色散紅外探測器，從而得到第二污染氣體樣品的無機碳濃度數(shù)值的測定結(jié)果，由此，總碳濃度數(shù)值與無機碳濃度數(shù)值之間的差值即為污染氣體樣品的總有機碳濃度數(shù)值。

可選擇地，于載氣供應器與氧化反應器之間的載氣管線上設有用于調(diào)節(jié)載氣流量的質(zhì)量流量控制器及用于監(jiān)控載氣流量的載氣流量計。

可選擇地，進一步包括至少一個氣密注射器以將第一污染氣體樣品注入第一氣體進樣裝置和/或?qū)⒌诙廴練怏w樣品注入第二氣體進樣裝置。優(yōu)選地，采集的第一污染氣體樣品及第二污染氣體樣品可首先存儲于含氟聚合物薄膜氣袋中。

優(yōu)選地，氣密注射器的針頭長度大于第一氣體進樣裝置的中空氣道的長度并伸入氧化反應器內(nèi)，載氣管線進入氧化反應器的載氣入口位于插入于氧化反應器內(nèi)的氣密注射器的針頭上方以利用載氣將第一污染氣體樣品帶入氧化反應器內(nèi)燃燒。

優(yōu)選地，載氣設定為高純氧氣或者高純空氣，載氣一方面是攜帶氣體的作用，另外一方面在氧化反應器中參與氧化反應。

可選擇地，氣密注射器的容量設定為1毫升～5毫升，優(yōu)選地，容量設定為1毫升或2.5毫升。可選擇地，對于第一氣體進樣裝置和第二氣體進樣裝置可以采用同一個氣密注射器注射氣體樣品，也可以采用不同的氣密注射器注射氣體樣品，還可能在第一氣體進樣裝置和第二氣體進樣裝置分別采用二個以上的氣密注射器注射氣體樣品。

可選擇地，于氧化反應器與無機碳反應器之間的氣道管線上設有防回流閥。

可選擇地，于無機碳反應器與非色散紅外探測器之間的檢測管線上依次設有除濕器及膜過濾器。

本發(fā)明的有益效果是：(1)、氣體進樣裝置可有效保證氣路的流通性，從而進一步保證了測量的精密性；(2)、氣體進樣裝置的結(jié)構(gòu)簡單，利用密封墊及固定帽與連接座之間的配合，便可以實現(xiàn)氣體傳輸?shù)拿荛]性；(3)、當需要更換密封墊時，旋動固定帽，使其脫離與連接座之間的連接，便可以輕松得更換密封墊，操作簡便；(4)、利用氣體進樣裝置的測定系統(tǒng)可直接對氣體固定污染源中的總有機碳進行測定，實現(xiàn)了氣體順利進入儀器內(nèi)部管路，最終到達NDIR檢測器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的測定固定污染源總有機碳的氣體進樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的測定固定污染源總有機碳的氣體進樣裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的連接座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的固定帽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的應用測定固定污染源總有機碳的氣體進樣裝置的測定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的連接座的一種非限制性實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

首先，請參考圖1和圖2，作為一種非限制性實施例，本發(fā)明的測定固定污染源總有機碳的氣體進樣裝置包括：連接座100、密封墊200以及固定帽300。

其中，如圖3所示，連接座100包括自其頂端中心向下延伸的凹臺101、自凹臺101的底面中心向下延伸貫穿連接座100的中空氣道102。如圖1所示，密封墊200置于凹臺101的底面上，從而將中空氣道102封閉。如圖4所示，固定帽300包括位于下方的連接部301及位于上方的把持部302，連接部301插合于凹臺101中，把持部302突出于連接座100的頂端。固定帽300上還形成貫穿把持部302和連接部301的貫穿通道303，便于注射器穿過到達密封墊200。

在該非限制性實施例中，圍繞凹臺101的內(nèi)壁設有一圈內(nèi)螺紋(圖未示)，圍繞固定帽300的連接部301的外壁設有一圈與凹臺101的內(nèi)螺紋相配合的外螺紋，從而實現(xiàn)了固定帽300與連接座100的螺紋連接。在需要更換密封墊200時，只需要將固定帽300旋起，便可以將固定帽300與連接座100分離，取出蓋合在凹臺101的底面上需要更換的密封墊200，完成更換后，再將固定帽300旋入凹臺101中，壓緊密封墊200，從而既實現(xiàn)了更換操作的便利性，又有效保證了裝置的氣密性。

作為一種可替代的實施方式，凹臺101的深度占連接座100的高度的六分之一，中空氣道102的直徑占凹臺101的直徑的五分之一，從而以有效保證氣路的流通性。

作為一種非限制性實施方式，如圖6所示，連接座100的截面呈工字型，自上而下包括上部103、中間縮窄部104以及下部105。凹臺101位于上部103的中心，中空氣道102自凹臺101的底面中心向下延伸依次貫穿中間縮窄部104及下部105。

基于同樣的思想，本發(fā)明還提供了應用該氣體進樣裝置的測定固定污染源總有機碳的測定系統(tǒng)，其包括依次串聯(lián)連接的載氣供應器10、氧化反應器20、無機碳反應器30以及非色散紅外探測器40。

其中，如圖5所示，氧化反應器20設有載氣入口(未標號)、第一污染氣體入口(未標號)及第一出氣口(未標號)，載氣供應器10通過載氣管線L1與載氣入口相連接，第一污染氣體入口連接有第一氣體進樣裝置D1，第一出氣口通過氣道管線L2與無機碳反應器30相連接。無機碳反應30設有氣道入口(未標號)、第二污染氣體入口(未標號)及第二出氣口出氣口(未標號)，氣道入口通過氣道管線L2與氧化反應器20相連接，第二污染氣體入口連接有第二氣體進樣裝置D2，第二出氣口通過檢測管線L3與非色散紅外探測器40相連接。

由此，首先采用氣密注射器S將來自固定污染源的第一污染氣體樣品注入至第一氣體進樣裝置D1中，第一污染氣體樣品通過第一氣體進樣裝置D1進入氧化反應器20中，通過氧化作用，所有的碳元素物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化成二氧化碳氣體，載氣攜帶二氧化碳氣體依次通過氣道管線L2、無機碳反應器30及檢測管線L3，輸送至非色散紅外探測器40中，從而測得第一污染氣體樣品中的總碳濃度數(shù)值。接著，采用氣密注射器S將來自相同的固定污染源的第二污染氣體樣品注入至第二氣體進樣裝置D2中，第二污染氣體樣品通過第二氣體進樣裝置D2進入無機碳反應器30中，通過磷酸酸化將所有無機碳元素全部轉(zhuǎn)化成二氧化碳氣體，最后載氣攜帶二氧化碳氣體進入非色散紅外探測器40中，從而測得第二污染氣體樣品中的無機碳濃度數(shù)值。

作為一種可替代的實施方式，為了保證數(shù)據(jù)的精密度，氣密注射器S的針頭伸入氧化反應器20內(nèi)，載氣管線L1進入氧化反應器20的載氣入口21位于氣密注射器S的針頭上方，從而可以利用載氣將第一污染氣體樣品全部帶入氧化反應器20內(nèi)燃燒。另外，載氣管線L1上設有可調(diào)整載氣流量的質(zhì)量流量控制器50及可監(jiān)控載氣流量的載氣流量計60，從而保證第一污染氣體樣品全部順利地進入氧化反應器20中進行氧化。同時，于氧化反應器20與無機碳反應器30之間之間的氣道管線L2上還設有防回流閥50，從而保證氧化后的第一污染氣體樣品全部進入非色散紅外探測器40中，保證數(shù)據(jù)的準確度。

繼續(xù)參考圖5，作為另一種可替代的實施方式，無機碳反應器30與非色散紅外探測器40之間的檢測管線L3上依次設有除濕器80及膜過濾器90，從而保證非色散紅外探測器40測得的數(shù)值的準確性。

由此，在進行測定過程中，載氣可以選用高純氧氣。采用氣密注射器將設定量的污染氣體樣品通過第一氣體進樣裝置注射至氧化反應器中，各種有機碳元素物質(zhì)氧化成二氧化碳后，在載氣的攜帶下，二氧化碳氣體與載氣再依次經(jīng)由無機碳反應器、除濕器及膜過濾器，進入非色散紅外探測器中，得到總碳濃度數(shù)值。接著，停止向第一氣體進樣裝置中注入任何污染氣體，但是系統(tǒng)中繼續(xù)通入載氣，再采用氣密注射器將同樣的污染氣體樣品通過第二氣體進樣裝置注射至無機碳檢測單元中，污染氣體樣品中的無機碳元素物質(zhì)氧化成二氧化碳，載氣攜帶二氧化碳，再經(jīng)過除濕器及膜過濾器，進入至非色散紅外探測器中，得到無機碳濃度數(shù)值，總碳濃度數(shù)值與無機碳濃度數(shù)值之差，即為本次污染氣體樣品的總有機碳濃度數(shù)值。

作為一種非限制性實施例，利用本發(fā)明的測定固定污染源總有機碳的測定系統(tǒng)，對污染氣體樣品中的總有機碳濃度進行測定，表1示出了固定污染源的6個不同的實際污染氣體樣品，評測測定TC(總碳濃度)值及IC(無機碳濃度)值，6次測定的TC平均值與IC平均值之差即為污染氣體樣品的TOC(總有機碳濃度)值。

表1

盡管在此已詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但要理解的是本發(fā)明并不局限于這里詳細描述和示出的具體結(jié)構(gòu)和步驟，在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員實現(xiàn)其它的變型和變體。此外，本發(fā)明中的流量、尺寸或濃度等參數(shù)可以根據(jù)具體使用條件在本發(fā)明所公開的范圍內(nèi)適當選取。