挥发性有机物气体自动加热进样装置的制作方法

本发明涉及一种自动进样装置，进一步涉及一种挥发性有机物气体自动加热进样装置。

背景技术：

挥发性有机化合物(VOCs)是指在常压下，沸点50～260℃的各种有机化合物，主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。在目前已确认的900多种室内化学物质和生物性物质中，挥发性有机化合物(VOCs)至少在350种以上(＞1ppb)，其中20多种为致癌物或致突变物，有些长期接触则能导致癌症(肺癌、白血病)或导致流产、胎儿畸形和生长发育迟缓等。故对孕妇、小孩等特殊人群影响最大。同时作为PM2.5的重要前体物和光化学烟雾的主要组成部分，对复合大气污染的形成往往起着至关重要的作用。VOCs可导致光化学污染，而光化学污染烟雾中的代表成分是臭氧、VOCs会对高空臭氧层产生破坏作用。由于VOCs本身具有极大的危害性，已经被社会喻为人类的“隐形杀手”。

目前，对固定污染源VOCs排放监测，主要依据《固定污染源排气中挥发性有机物的采样气袋法》HJ732-2014用气袋现场采集样品，转交实验室用氢火焰离子检测器气相色谱(Gas Chromatography Flame Ionization Detector，简称GC-FID)或气相色谱和质谱的联用仪(Gas Chromatography-Mass Spectrography，简称GC-MS)分析。《固定污染源排气中挥发性有机物的采样气袋法》HJ732-2014方法中明确规定：在样品分析之前须观察样品气袋内壁，如果有液滴凝结现象，则应将气袋放入加热箱中，确认加热液滴凝结现象消除后，迅速取出气袋取样分析。但实际操作中，气袋从样品加热箱取出的瞬间，气体中的水气就会冷凝吸附在气袋上，部分VOCs会溶解在水滴中，导致分析结果偏低。此外，气袋进样主要依靠手工挤压气袋，分析人员力度不同，进样量会存在误差。

现有技术中一种方式是利用气袋采样，实验室内用烘箱加热后取出，手工挤压气袋进样分析；该方式的缺点在于，气袋在加热过程中液滴凝结现象消除，但从烘箱取出瞬间液滴又会冷凝，加热过程实质上未起到消除液滴冷凝减少吸附损失的作用；手工挤压进样量不宜控制，引起分析误差。

现有技术中的另一种方式是在每次分析时，使用吹风机热风吹扫气袋后，手工挤压气袋进样分析，该方式的缺点在于，吹风机无法控制加热温度，不能保证液滴凝结现象消除，导致液滴进入分析仪器，损坏仪器；需要两人以上共同完成，浪费人力；每个气袋需要单独吹扫加热，工作效率较低；手工挤压进样量不宜控制，引起分析误差。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种挥发性有机物气体自动加热进样装置，以解决以上所述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供一种挥发性有机物气体自动加热进样装置，包括箱体，其中，所述箱体内配置为放置至少一收集挥发性有机物气体的气袋，气袋内形成第一空间，箱体内壁与气袋外壁形成第二空间，气袋包括气嘴，气嘴上设置有气阀，所述气嘴配置为在箱体内部与箱体侧壁上的快速接头连接，连接后，气袋上的气阀处于打开状态，气袋内气体由所述快速接头控制；所述箱体上设置有加热恒温部件，用于对所述气袋内的气体加热和保持温度。

进一步的，所述加热恒温部件包括：加热片、PID(proprotion--integral--derivative，比例-积分-微分)温度控制器和温度传感器，其中，所述加热片和温度传感器分别电性连接至所述PID温度控制器，当温度传感器所测箱体内部温度下降至第一设定温度以下，所述PID温度控制器控制所述加热片加热；当温度传感器所测温度上升至第二设定温度以上，所述PID温度控制器控制所述加热片停止加热。

进一步的，所述PID温度控制器包括继电器，所述继电器用于闭合电路使加热片加热，还用于切断电路使加热片停止加热。

进一步的，所述加热片贴于所述箱体的内壁上，配置为对箱体内的各气袋同时加热。

进一步的，装置还包括自动加压部件，所述自动加压部件包括：隔膜泵、压力传感器和压力控制电路，所述隔膜泵和压力传感器分别电性连接至所述压力控制电路，所述压力传感器设置在所述第二空间内；所述箱体壁上开设有连通第二空间的开口，其中，

当所述压力传感器所测压力下降至第一设定压力以下，所述压力控制电路控制所述隔膜泵从所述开口向第二空间输入气体；当所述压力传感器所测压力达到第二设定压力，停止隔膜泵工作。

进一步的，装置还包括压力自动平衡部件，当所述压力传感器所测压力超过第二设定压力，所述压力自动平衡部件控制第二空间与外部连通，使箱体内压力与大气压平衡。

进一步的，所述开口上设有压力安全阀，当所述第二空间压力达到峰值，安全阀自动开启。

进一步的，所述快速接头至少有一个，设置于箱体侧壁上，每一所述快速接头配置为与每一所述气袋的气嘴连接，通过所述快速接头控制气嘴的开启或关闭。

进一步的，所述快速接头位于箱体外壁的端口配置为连接GC或者GC-MS。

进一步的，所述箱体内配置为放置1-6个气袋。

(三)有益效果

通过上述技术方案，可获知本发明的挥发性有机物气体自动加热进样装置有益效果在于：

(1)本发明中的加热恒温部件加热温度可自由设置，并且支持6个气体样品的同时加热，能够使气袋中样品加热到120℃(±5度)，可有效防止气袋壁液滴凝结，同时可自行平衡大气压防止气袋加热过程中压力变化造成气袋破裂；

(2)自动加压部件可使气袋中样品在正压环境下自动输出，可控制输出气体量；

(3)气体输出快速接头可具有具备六气路输出，提高了加热工作效率；

(4)气体输出口使用快速接头兼容GC或GC-MS连接进样，降低手工进样带来的误差。

附图说明

图1是本发明实施例的挥发性有机物气体自动加热进样装置的透视效果图。

图2是本发明实施例的加热恒温部件的工作原理图。

图3是本发明实施例的自动加压部件的工作原理图。

图4是本发明实施例的快速接头的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

根据本发明的基本构思，本发明实施例设计一款挥发性有机物气体自动加热进样装置，用于解决GC或GC-MS对气袋中的有机气体组分分析时，气袋暴露在空气中迅速冷凝而造成有机物吸附损失浓度降低的情况，又降低了人工挤压气袋进样带来的进样量误差，可支持多个(例如可以支持6个)气体样品的同时加热，解决了每个气袋单独加热引起的热量损失等问题。

图1是本发明实施例的挥发性有机物气体自动加热进样装置的透视效果图。本发明实施例的挥发性有机物气体自动加热进样装置，包括箱体，其中，箱体内配置为放置至少一收集挥发性有机物气体的气袋，气袋包括气嘴，所述气嘴从箱体内部穿出，气嘴上设置有气阀，气袋内形成第一空间，箱体内壁与气袋外壁形成第二空间；并且箱体上设置有加热恒温部件，用于对所述气袋内的气体加热和保持温度。自动加热进样器具备加热功能，可有效防止气袋壁液滴凝结。

本实施例中的箱体可以选择具有密封性和保温性的材料，以保持箱体内部的温度和箱体内的空气密闭性；还优选的，所述箱体可以为透明材料，以方便作业者观察箱体内部。箱体可以分隔为多个彼此热连通的空间以放置多个气袋，并且在加热时保持箱体整体内部同时被加热，各气袋也能同时被加热。作为优选的，所述密封箱材料为透明塑料材质。

参见图1所示本发明实施例的加热恒温部件，可包括加热片4、PID温度控制器和温度传感器3。其中，加热片4和温度传感器3分别电性连接至所述PID温度控制器，加热片4可以贴于箱体的内壁上(形式可以为薄膜加热片)，用于对箱体内的气袋同时加热；温度传感器3用于对箱体内部温度进行自动检测；PID温度控制器用于根据温度传感器3检测的温度经计算后控制加热片4加热或者停止加热。加热恒温部件能自行平衡大气压防止气袋加热过程中压力变化造成气袋破裂。

图2是本发明实施例的加热恒温部件的工作原理图。当温度传感器3所测箱体内部温度下降至第一设定温度(即图中所示下限)以下，所述PID温度控制器控制所述加热片加热；当温度传感器所测温度上升至第二设定温度(即图中所示上限)以上，所述PID温度控制器控制所述加热片停止加热。上述第一设定温度为气袋内的气体样品的待加热温度的下限，可根据气袋内的气体类型进行具体设定，优选的为115℃；第二设定温度为气袋内的气体样品的待加热温度的上限，优选的为125℃。第一设定温度和第二设定温度可通过位于箱体外部的PID控制面板7上的相应按键进行设定。

对挥发性有机物加热时，可以打开位于箱体外部的加热开关8，进行自动加热，自动加热过程中，通过温度传感器3可控制气袋内的气体温度位于第一设定温度和第二设定温度之间。

对于PID温度控制器，其可以包括继电器(例如3A温度继电器)，继电器用于闭合电路使加热片4加热，还用于切断电路使加热片停止加热。当温度上升到预定值的时候，继电器切断电路，电热器停止工作，被加热器件自然散热温度下降当温度下降到预定值的时候，继电器重新闭合电路，电热器工作，被加热器件温度上升，这样就保证被加热器件始终在一定温度范围内。

本发明实施例的挥发性有机物气体自动加热进样装置还可包括自动加压部件。自动加压部件可包括隔膜泵5、压力传感器6和压力控制电路，所述隔膜泵5和压力传感器6分别电性连接至所述压力控制电路，所述压力传感器6设置在所述第二空间内；所述箱体壁上开设有连通第二空间的开口(可位于箱体的顶部)。当压力传感器6所测压力下降至第一设定压力以下，所述压力控制电路控制所述隔膜泵5从所述开口向第二空间输入气体；当所述压力传感器6所测压力达到第二设定压力，停止隔膜泵5工作。上述第一设定压力和第二设定压力为第二空间内压力的下限和上限，目的是保证内外部气体压力平衡。上述的压力控制电路也可以通过PID温度控制器实现。

图3是本发明实施例的自动加压部件的工作原理图。通过箱体外部的相应加压(保压)开关9启动加压后，隔膜泵5两端电源接通，从开口对箱体输入气体，当压力到达设定值(第二设定压力)后，停止加压，进入保压状态。当压力小于设定压力值下限(第一设定压力)，隔膜泵5重新工作，基于PID原理的压力控制电路与温度控制流程基本相同，在此不予赘述。

进一步的，本发明实施例的装置还可包括压力自动平衡部件，当压力传感器所测压力超过第二设定压力，所述压力自动平衡部件控制第二空间与外部连通，使箱体内压力与大气压平衡。

进一步的，本发明实施例的装置还可包括压力安全阀1，该压力安全阀1设置在开口上，箱体通过压力安全阀1与大气联通，压力安全阀1根据系统的工作压力能自动启闭。当压力平衡部分失效或压力控制部分失效，以至于箱体内到达压力峰值，压力安全阀1可以自动开启。

图4是本发明实施例的快速接头的剖面图。本发明实施例的箱体壁上设置有至少一个快速接头，每一快速接头配置为与每一所述气袋的气嘴连接，通过所述快速接头控制气嘴的开启或关闭。

并且，快速接头位于箱体外壁的端口配置为连接GC或者GC-MS。

图4所示的快速接头2可以是一种不需要工具就能实现管路连通或断开的接头。

其中，采用特氟龙材质的导气管(该导气管例如可以是气袋的气嘴)称作“子体”，快速接头称作“母体”(即本发明实施例中的快速接头2)；

在连接输出气路时：当子体插入有密封圈203的母体一侧时，通过不锈钢珠202顶抵快拆锁环201，使阀门打开导致流体流动，密封圈203被密封弹簧205的力量通过自密封头204推回原来的位置，不锈钢珠会锁住以确保子/母体连接，里面的垫圈能完全阻断气体的渗漏。

不连接输出气路时：此时母体的密封圈203移到另一端，不锈钢珠202自动向外滚动，子体被阀门密封弹簧205的反作用力弹开，阀门就能自动关闭以阻断流体流动。

快速接头可以设置多个，以与箱体内部的气袋数量匹配。从而实现多路气路(例如6路)输出，并且使用快速接头兼容GC或GC-MS连接进样。

以上通过本发明实施例，能够使气袋中样品加热，有效防止气袋壁液滴凝结，同时可自行平衡大气压；并且自动加压部件可使气袋中样品在正压环境下自动输出，控制输出气体量；并且快速接头可具有具备多路气路输出，提高了加热工作效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。