一种大气颗粒物与VOCs综合采样器的制作方法

本发明属于大气采样技术领域，特别是涉及一种大气颗粒物与vocs综合采样器。

背景技术：

随着城市化建设的不断扩大，大气污染问题在近年来越发突出，不但对人们的健康和生活产生威胁，还会造成巨大的经济损失，而使用科学的源解析方法判断大气污染物来源，是大气环境控制和治理的关键。

目前，空气污染物主要由颗粒物、vocs(挥发性有机物)、so2、nox、o3等组成，其中对于颗粒物和vocs的源解析尚不完善，想要得到可靠的源解析结果，则需要大气污染物中颗粒物、vocs等组分的准确数据。

源解析技术在大气环境领域应用越来越广泛，随着源解析技术方法越来越完善，源解析模型所需要的输入文件也逐渐简化，其中pmf、unmix等源解析模型只需要输入准确的浓度信息和不确定度信息，即可得到可靠地源解析结果。另外，采样点附近周围气象因素变化也逐渐加入到模型分析当中，以分析污染物迁移转化，雾霾成因等等。

但是，对于环境空气中颗粒物、vocs的采集，现阶段的研究中多使用不同的采集器进行样品收集，而个别的综合采样器也只能得到颗粒物和通过溶液吸收法得到空气中部分污染物，无法满足对vocs源解析的需求。

再有，如果采用不同的采集器分别收集颗粒物样品和vocs样品，必然会人为割裂样品在时间和空间上的一致性，同时也增加了样品采集的工作量，而且大气污染相比于其他污染的特征之一则是流动性强，大气污染物在不同的时间和空间上具有一定差异，而忽视这种差异必然会导致污染物组分的不一致，进而增加源解析分析的误差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种大气颗粒物与vocs综合采样器，能够同步完成空气中颗粒物和vocs的采集，并且在采样过程中能够同时完成采样点周围的温度、湿度、气压及风速等气象要素的收集，使源解析分析结果更加准确。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种大气颗粒物与vocs综合采样器，包括采样器箱体、颗粒物采样头、vocs收集容器、隔膜泵、第一管道及第二管道；所述隔膜泵设置在采样器箱体内部，所述颗粒物采样头设置在采样器箱体外部顶端，颗粒物采样头位于隔膜泵正上方，所述vocs收集容器均位于采样器箱体外部侧方；所述第一管道竖直设置，第一管道底端与隔膜泵相连通，第一管道上端穿过采样器箱体顶板与颗粒物采样头相连；所述第二管道水平设置，第二管道一端与第一管道相连通，第二管道另一端穿过采样器箱体侧板与vocs收集容器相连。

在所述第二管道与vocs收集容器之间安装有限流阀，在第一管道的管体上安装有第一流量计，在第二管道的管体上安装有第二流量计。

在所述采样器箱体外部侧方安装有可翻折台板，可翻折台板铰接在采样器箱体上，可翻折台板的角度调整范围为0～90°，当可翻折台板处于水平状态时，可翻折台板的上表面用于放置vocs收集容器。

在所述采样器箱体顶部安装有三因素传感器和风速传感器，通过三因素传感器对温度、湿度及气压进行数据采集，通过风速传感器对风速进行数据采集。

在所述采样器箱体顶部设置有提手，提手表面进行防滑处理，在采样器箱体底部配装有三脚支架，三脚支架的支脚角度调节范围为0～30°，三脚支架的支脚高度调节范围为1m～1.5m，在三脚支架的支脚底部安装有防滑垫。

所述采样器箱体采用长方体结构，所述可翻折台板铰接在其中一个侧板上，可翻折台板对侧的侧板上分别安装有显示屏、控制面板及电源开关，在采样器箱体的其余两个侧板上设有若干长条形排气孔，在每个长条形排气孔上沿均设有弧形防雨挡板。

在所述采样器箱体内部安装有控制机构，控制机构包括智能终端、数据采集器、数据接口转化器以及供电电源；所述三因素传感器、风速传感器、第一流量计及第二流量计的数据输出端均通过数据线与数据接口转化器相连，数据接口转化器分别与智能终端和数据采集器相连，温度、湿度、气压及风速数据均由智能终端进行存储和分析；所述隔膜泵、显示屏及控制面板与智能终端相连。

所述颗粒物采样头包括防护罩、喷嘴体、搜集板及滤膜夹，喷嘴体和搜集板为可更换结构，通过更换喷嘴体和搜集板进行不同粒径颗粒物的收集，所述滤膜夹用于承载滤膜。

所述vocs收集容器采用内壁惰性化处理容器，内壁惰性化处理容器分为苏玛罐和集气袋；当采用苏玛罐时，苏玛罐与限流阀之间通过螺纹管接头进行密封连接，螺纹连接处缠绕有气密胶带；当采用集气袋时，集气袋与限流阀之间宝塔头进行连接，且宝塔头与集气袋的进气口之间由橡胶管进行密封连通。

本发明的有益效果：

本发明的大气颗粒物与vocs综合采样器，能够同步完成空气中颗粒物和vocs的采集，并且在采样过程中能够同时完成采样点周围的温度、湿度、气压及风速等气象要素的收集，使源解析分析结果更加准确。

本发明具有良好的便携性，有效简化了采样过程，并且有效加强了采样样品在时间和空间上的一致性，从而减少了由于样品采集时由于时空差异导致的误差。

本发明通过采样头粒径分离、滤膜过滤以及限流阀过滤协同对空气中的颗粒物进行去除，有效保证了vocs收集容器中收集的气体中颗粒物浓度处于极低水平。

附图说明

图1为本发明的一种大气颗粒物与vocs综合采样器(vocs收集容器未示出)的结构示意图；

图2为本发明的一种大气颗粒物与vocs综合采样器(vocs收集容器及三脚支架未示出)的结构剖视图；

图中，1—采样器箱体，2—颗粒物采样头，3—隔膜泵，4—第一管道，5—第二管道，6—限流阀，7—第一流量计，8—第二流量计，9—可翻折台板，10—三因素传感器，11—风速传感器，12—提手，13—三脚支架，14—显示屏，15—控制面板，16—电源开关，17—长条形排气孔，18—控制机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，一种大气颗粒物与vocs综合采样器，包括采样器箱体1、颗粒物采样头2、vocs收集容器、隔膜泵3、第一管道4及第二管道5；所述隔膜泵3设置在采样器箱体1内部，所述颗粒物采样头2设置在采样器箱体1外部顶端，颗粒物采样头2位于隔膜泵3正上方，所述vocs收集容器均位于采样器箱体1外部侧方；所述第一管道4竖直设置，第一管道4底端与隔膜泵3相连通，第一管道4上端穿过采样器箱体1顶板与颗粒物采样头2相连；所述第二管道5水平设置，第二管道5一端与第一管道4相连通，第二管道5另一端穿过采样器箱体1侧板与vocs收集容器相连。

在所述第二管道5与vocs收集容器之间安装有限流阀6，在第一管道4的管体上安装有第一流量计7，在第二管道5的管体上安装有第二流量计8。

在所述采样器箱体1外部侧方安装有可翻折台板9，可翻折台板9铰接在采样器箱体1上，可翻折台板9的角度调节范围为0～90°，当可翻折台板9处于水平状态时，可翻折台板9的上表面用于放置vocs收集容器。

在所述采样器箱体1顶部安装有三因素传感器10和风速传感器11，通过三因素传感器10对温度、湿度及气压进行数据采集，通过风速传感器11对风速进行数据采集。

在所述采样器箱体1顶部设置有提手12，提手12表面进行防滑处理，在采样器箱体1底部配装有三脚支架13，三脚支架13的支脚角度调整范围为0～30°，三脚支架13的支脚高度调节范围为1m～1.5m，在三脚支架13的支脚底部安装有防滑垫。

所述采样器箱体1采用长方体结构，所述可翻折台板9铰接在其中一个侧板上，可翻折台板9对侧的侧板上分别安装有显示屏14、控制面板15及电源开关16，在采样器箱体1的其余两个侧板上设有若干长条形排气孔17，在每个长条形排气孔17上沿均设有弧形防雨挡板。

在所述采样器箱体1内部安装有控制机构18，控制机构18包括智能终端、数据采集器、数据接口转化器以及供电电源；所述三因素传感器10、风速传感器11、第一流量计7及第二流量计8的数据输出端均通过数据线与数据接口转化器相连，数据接口转化器分别与智能终端和数据采集器相连，温度、湿度、气压及风速数据均由智能终端进行存储和分析；所述隔膜泵3、显示屏14及控制面板15与智能终端相连。

所述颗粒物采样头2包括防护罩、喷嘴体、搜集板及滤膜夹，喷嘴体和搜集板为可更换结构，通过更换喷嘴体和搜集板进行不同粒径颗粒物的收集，所述滤膜夹用于承载滤膜。

所述vocs收集容器采用内壁惰性化处理容器，内壁惰性化处理容器分为苏玛罐和集气袋；当采用苏玛罐时，苏玛罐与限流阀6之间通过螺纹管接头进行密封连接，螺纹连接处缠绕有气密胶带；当采用集气袋时，集气袋与限流阀6之间宝塔头进行连接，且宝塔头与集气袋的进气口之间由橡胶管进行密封连通。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

本实施例中，采样器箱体1、第一管道4及第二管道5的材质均为不锈钢，采样器箱体1的尺寸为0.3m×0.15m×0.25m，设置有长条形排气孔17的侧板可从拆卸采样器箱体1上进行拆卸，该侧板通过螺栓与采样器箱体1主体相连，以方便拆卸，同时为了更加方便的更换采样器箱体1内部的构件；长条形排气孔17在侧板上的数量为六个；颗粒物采样头2的滤膜夹用于承载的滤膜为直径90mm的圆形滤膜；限流阀6同时具有过滤和限流功能。

当按下电源开关16后，整台采样器通电启动，通过显示屏14进行操作引导，通过控制面板15设定温度、湿度、气压及风速的数据记录周期，根据实际情况可以将数据记录周期设定在30min～180min的范围内；同时通过控制面板15设定第一管道4和第二管道5内的进气流量，根据实际情况可以将进气流量设定在60l/min～180l/min的范围内；通过颗粒物采样头2采集的颗粒物为pm10和pm2.5，通过vocs收集容器进行vocs的收集。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。