一种用于VOC气体富集采样的热解析方法与流程

本发明属于热解析技术领域，尤其是涉及一种用于voc气体富集采样的热解析方法。

背景技术：

挥发性有机化合物（简称voc）是指沸点范围在50℃-260℃、室温下饱和蒸汽压超过133.322pa的化合物。其具危害性，过量吸入会对人体产生急性或慢性损害，引起人体致癌和动植物中毒。随着voc污染范围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识，对voc气体的监测与治理显得尤为重要。

目前，对环境空气中voc气体的采样普遍采用直接采样法采集voc气体，直接采样法方法简单、能较快测知结果；但是只能测定浓度较大或监测方法灵敏度高的污染物，且得出的是很短时间内的平均浓度或者瞬时浓度，不够准确。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种用于voc气体富集采样的热解析方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于voc气体富集采样的热解析方法，包括以下步骤：

a、在空闲状态，把采样管所在的变温区温度降到室温；

b、在稳流状态，把气体采样时的流量稳定在30ml/min；

c、在采样状态，用采样泵把voc气体吸到采样管中；

d、在干吹状态，把气体携带的水汽等杂质吹掉；

e、在解析状态，以30℃/s（摄氏度每秒）的升温速率，快速加热采样管，把富集的气体脱附；

f、在进样状态，热脱附的气体随载气进入气相色谱分析系统；

g、在清洗状态，对热解析后的样品组分进行分离和监测；

h、在清理状态，将采样管放入到清洗设备内清洗；

其中，所述步骤h中的清洗设备包括立柱和设于所述立柱两侧的第一清洗池和第二清洗池，所述立柱上设有第一活动槽，所述第一活动槽内设有活动环，所述立柱上设有用于驱动所述活动环转动的驱动电机，所述活动环上设有第一连接块，所述第一连接块上设有第一连接板，所述第一连接板上设有第一滑槽，所述第一连接板上设有载料板，所述载料板上设有与所述第一滑槽相配合的第一滑块，所述第一清洗池内设有第一脱盖组件，所述立柱上设有第二脱盖组件，所述第二脱盖组件设于所述第一活动槽上方；所述第二清洗池内设有清洗组件；所述载料板上设有设有多个载料孔；采用管使用后，将采样管插入到载料孔内，采样管顶部帽盖抵在载料板上，将待清洗的采样管放置在载料板上后，将第一滑块装入到第一滑槽内，驱动电机驱动活动环转动，活动环带动载料板转动至第一清洗池上方，第一脱盖组件和第二脱盖组件将采集管两端的帽盖取出，驱动电机启动活动环转动，载料板转动至第二清洗池上方，第一脱盖组件和第二脱盖组件上的帽盖掉落在第一清洗池内进行清洗，第一滑块沿第一滑槽往下运动，采集管随载料板移动进入到第二清洗池内，清洗组件对采集管做清洗，完成整个采集管的清洗。

在对采集管做清洗时，直接将采集管插入到载料孔内，无需多余操作，采集管在载料板上装满后载料板自动转动，利用第一脱盖组件和第二脱盖组件相互配合，可自动的将采集管上的帽盖取出，将帽盖和采集管分开清洗，以便直接对采集管内部和帽盖底部做清洗，提升对采集管的清洗效果；通过将采集管放置在载料板上的方式对采集管做清洗，降低采集管的收取难度，避免操作人员直接伸入到清洗池内与清洗用水直接接触，使采集管的收集更加方便；通过清洗设备对采集管做清洗，将采集管内残留的气体成分和其余杂质做有效的清理，以便采集管的下次使用，避免采集管内残留上一次检测的气体对采集管内的气体检测数据产生影响，提升本方法检测数据的准确性。

所述步骤c中，用采样泵以30ml/min的速度采集90mlvoc气体到采样管中。

所述步骤d中，用载气以30ml/min的速度把采集到的voc气体携带的水汽等杂质吹掉

所述步骤f中，热脱附的气体以10ml/min的速度随载气进入进样口，然后在进样口通过1:8的分流比进入气相色谱分析系统。

所述载料孔内壁上设有第二活动槽，所述第二活动槽内可转动连接有支撑板，所述第二活动槽内壁上设有第三活动槽，所述支撑板底部活动连接有第一支撑杆，所述第一支撑杆穿设于所述第三活动槽内，所述第一支撑杆底部设有第一支撑弹簧；所述载料板上设有第一活动腔，所述第一活动腔一侧设有第二活动腔，所述第二活动腔侧壁上设有与所述载料孔相通的第一通槽，所述第一活动腔内设有第一连接杆，所述第一连接杆侧壁上设有第二连接杆，所述第二连接杆设于所述第二活动腔内，所述第二连接杆上设有与所述第一通槽相配合的固定块，所述第一活动腔一端与外界相通；将采集管插入到载料孔内时，采集管底端的帽盖抵在支撑板上，推动支撑板往下翻转，支撑板转动进入到第三活动槽内，帽盖进入到载料孔内后采集管往下掉落，直至采集管顶部帽盖抵在支撑板上，采集管停止下落，完成采集管的安装；当载料板上的采集管装满后，将第一滑块装入到第一滑槽内，第一；连接杆一端抵在第一滑槽内壁上，第一连接杆往第一活动腔内移动，第一连接杆带动第二连接杆移动，固定块往第一通槽外侧移动，固定块抵在采集管侧壁上，将采集管固定在载料孔内对采集管做清洗。

所述第一脱盖组件包括设于所述第一清洗池底部的第一气缸、设于所述第一气缸顶部的第一活动板及设于所述第一活动板上的第一凹槽，所述第一凹槽与所述载料孔相对应，所述第一凹槽内壁上设有第六活动槽，所述第六活动槽内设有第一安装块，所述第一安装块上设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔与所述第二空腔相通，所述第一空腔内穿设有第一推块，所述第二空腔内设有第二推块，所述第一推块底部设有第二支撑弹簧，所述第二推块上设有第一连接弹簧，所述第一活动板上方设有第二活动板，所述第二活动板底部设有与所述第一推块相配合的第一推杆；载料板移动至第一清洗池上方后，第一气缸驱动第一活动板往上运动，第一凹槽移动至采集管底部，采集管底端的帽盖插入到第一凹槽内，第二活动板往下运动，第一推杆推动第一推块往下运动，第一推块往下运动推动第二推块往外运动，第二推块抵在采集管底端帽盖侧壁上，帽盖固定在第一凹槽内，第一气缸驱动第一活动板往下运动，第一活动板带动采集管底端的帽盖往下运动，将采集管底端的帽盖从采集管上脱出，对采集管上的帽盖做清洗。

本发明具有以下优点：

1）本发明能测定浓度相对低的污染物，测得的结果代表采样时段的平均浓度，更能反映空气污染的真实情况；

2）本发明对voc气体进行热解析的时间较短，加热均匀、解析效率高等特点。

附图说明

图1为本发明一种用于voc气体富集采样的热解析方法的流程示意图。

图2为本发明清洗设备的结构示意图。

图3为本发明清洗设备的正视图。

图4为图3中沿c-c处的剖视图。

图5为图4中的a处放大图。

图6为图3中沿d-d处的剖视图。

图7为图6中的b处放大图。

图8为图6中的c处放大图。

图9为图3中沿e-e处的剖视图。

图10为图9中的d处放大图。

图11为图3中沿f-f处的剖视图。

图12为体图11中的e处放大图。

图13为图3中沿g-g处的剖视图。

图14为图13中的f处放大图。

图15为图3中沿h-h处的剖视图。

图16为图15中的g处放大图。

图17为本发明清洗设备的右视图。

图18为图17中沿a-a处的剖视图。

图19为图18中的h处放大图。

图20为图17中沿b-b处的剖视图。

图21为图20中的i处放大图。

图22为图20中的j处放大图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于voc气体富集采样的热解析方法，包括以下步骤：

步骤1：在空闲状态，空闲状态时序时间2.2min，在2.2min内，用pwm全功率制冷降温至30℃，然后再通过pid控制制冷片pwm输出把采样管所在的变温区温度降到室温。

步骤2：在稳流状态，稳流状态时序时间0.3min，把气体采样时的流量稳定在30ml/min。

步骤3：在采样状态，采样状态时序时间3min，用采样泵以30ml/min的速度采集90mlvoc气体到采样管中。

步骤4：在干吹状态，干吹状态时序时间0.2min，用载气以30ml/min的速度把采集到的voc气体携带的水汽等杂质吹掉。

步骤5：在解析状态，解析状态时序时间0.8min，以30℃/s的升温速率，快速加热采样管到250℃，把富集的voc气体从吸附剂上脱附下来。

步骤6：在进样状态，进样状态时序时间2min，热脱附的气体以10ml/min的速度随载气进入进样口，然后在进样口通过1:8的分流比进入气相色谱分析系统。

步骤7：在清洗状态，清洗状态时序时间8min对热解析后的样品组分进行分离和监测。

步骤8：在清理状态，将采样管放入到清洗设备内清洗。

如图2-22所示，所述步骤h中的清洗设备包括立柱1和设于所述立柱1两侧的第一清洗池2和第二清洗池3，所述立柱1上设有第一活动槽，所述第一活动槽内设有活动环11，所述立柱1上设有用于驱动所述活动环11转动的驱动电机14，所述活动环14上设有第一连接块，所述第一连接块上设有第一连接板111，所述第一连接板111上设有第一滑槽112，所述第一连接板111上设有载料板4，所述载料板4上设有与所述第一滑槽112相配合的第一滑块41，所述第一清洗池2内设有第一脱盖组件，所述立柱1上设有第二脱盖组件，所述第二脱盖组件设于所述第一活动槽上方；所述第二清洗池3内设有清洗组件；所述载料板4上设有设有多个载料孔42；采用管使用后，将采样管插入到载料孔42内，采样管顶部帽盖抵在载料板4上，将待清洗的采样管放置在载料板4上后，将第一滑块41装入到第一滑槽内，驱动电机14驱动活动环11转动，活动环11带动载料板4转动至第一清洗池2上方，第一脱盖组件和第二脱盖组件将采集管两端的帽盖取出，驱动电机14驱动活动环11转动，载料板4转动至第二清洗池3上方，第一脱盖组件和第二脱盖组件上的帽盖掉落在第一清洗池2内进行清洗，第一滑块41沿第一滑槽112往下运动，采集管随载料板4移动进入到第二清洗池3内，清洗组件对采集管做清洗，完成整个采集管的清洗。

在对采集管做清洗时，直接将采集管插入到载料孔内，无需多余操作，采集管在载料板上装满后载料板自动转动，利用第一脱盖组件和第二脱盖组件相互配合，可自动的将采集管上的帽盖取出，将帽盖和采集管分开清洗，以便直接对采集管内部和帽盖底部做清洗，提升对采集管的清洗效果；通过将采集管放置在载料板上的方式对采集管做清洗，降低采集管的收取难度，避免操作人员直接伸入到清洗池内与清洗用水直接接触，使采集管的收集更加方便。

第一活动槽内壁上设有传动腔，所述传动腔底部设有第一设备腔，驱动电机设于所述第一设备腔内，驱动电机输出轴上设有第一传动轮141，传动腔内设有与所述第一传动轮相配合的第二传动轮15，活动环与第一传动轮通过第二传动轮传动配合；驱动电机为步进电机，在将载料板装在活动环上时，驱动电机驱动第一连接板转动至第一清洗池和第二清洗池之间，避免第二脱盖组件对载料板的安装造成影响；载料板上的采样管的第二清洗池内清洗后，载料板往回转动，使载料板转动至第一清洗池和第二清洗池一侧，以便将整个载料板从第一连接板上取出，降低对采集管的回收难度。

所述载料孔42内壁上设有第二活动槽43，所述第二活动槽43内可转动连接有支撑板44，所述第二活动槽43内壁上设有第三活动槽，所述支撑板44底部活动连接有第一支撑杆441，所述第一支撑杆441穿设于所述第三活动槽内，所述第一支撑杆441底部设有第一支撑弹簧442；所述载料板4上设有第一活动腔，所述第一活动腔一侧设有第二活动腔45，所述第二活动腔45侧壁上设有与所述载料孔42相通的第一通槽，所述第一活动腔内设有第一连接杆44，所述第一连接杆44侧壁上设有第二连接杆441，所述第二连接杆441设于所述第二活动腔45内，所述第二连接杆441上设有与所述第一通槽相配合的固定块442，所述第一活动腔一端与外界相通；将采集管插入到载料孔42内时，采集管底端的帽盖抵在支撑板44上，推动支撑板44往下翻转，支撑板44转动进入到第三活动槽43内，帽盖进入到载料孔42内后采集管往下掉落，直至采集管顶部帽盖抵在支撑板44上，采集管停止下落，完成采集管的安装；当载料板4上的采集管装满后，将第一滑块41装入到第一滑槽112内，第一连接杆一端抵在第一滑槽112内壁上，第一连接杆44往第一活动腔内移动，第一连接杆44带动第二连接杆441移动，固定块442往第一通槽外侧移动，固定块442抵在采集管侧壁上，将采集管固定在载料孔42内对采集管做清洗。

所述第一连接杆一端底部设有弧面，在弧面设置下避免第一连接杆对第一滑块的安装造成阻碍，以便直接将第一滑块装入到第一滑槽内；所述第一活动腔内壁上设有第三活动腔46，第一连接杆上设有与所述第三活动腔相配合的限位杆443，限位杆上设有复位弹簧444；为使采集管的放置更加方便，可将载料板从第一连接板上取出再将采集管放置在载料板上；第一滑块未处于第一滑槽内，第一连接杆未受到支撑力，复位弹簧推动第一连接杆一端从第一活动腔内伸出，第一连接杆带动第二连接杆往第二活动腔内壁方向移动，固定块处于第二活动腔内，采集管插入到载料孔内后可沿载料孔内壁自由移动，在采集管重力作用下使采集管自动往下掉落，直至采集管顶部的帽盖抵在支撑板上，为采集管提供支撑作用，避免采集管直接从载料孔内掉出；当载料孔内的采集管装满后，将第一滑块装入到第一滑槽内，第一连接杆一端抵在第一滑槽内壁上，第一连接杆被推入到第一活动腔内，第一连接杆带动第二连接杆移动，使固定块进入到载料孔内，固定块抵在采集管内壁上，将采集管固定在载料孔内，以便在脱盖组件作用下将采集管两端的帽盖取出。

所述第一滑槽顶部设有第一开口，所述第一开口内穿设有限位块113，限位块上设有第二推杆1131，所述第一开口内设有与所述第二推杆相配合的第四活动槽；在限位块设置下防止第一滑块从第一滑槽内脱出，保证设备使用的可靠性；第一滑槽内壁上设有第五活动槽17，所述第五活动槽内设有限位弹簧171，所述限位弹簧一端设有支撑块172，所述第五活动槽内设有电磁铁，所述支撑块为铁合金制成；所述第二清洗池内壁上设有第二连接板37，所述第二连接板上设有与所述第一滑槽相配合的第二滑槽；在安装第一滑块时，往第四活动槽外侧推动第二推杆，限位块从第一开口内移出，支撑块从第五活动槽内伸出，第一滑块装入到第一滑槽内后，第一滑块移动至支撑块顶部，利用支撑块为载料板提供支撑力，防止载料板直接从第一滑槽内掉出；采集管上的帽盖在第一脱盖组件和第二脱盖组件作用下取出后，驱动电机驱动载料板转动，载料板转动至第二清洗池上方，第一连接板与第二连接板相对齐，电磁铁通电产生磁力，支撑块进入到第五活动槽内，第一滑块往下运动进入到第二滑槽内，使载料板带动采集管进入搭配第二清洗池内，以便在清洗组件作用下对采集管内壁做清洗，完成对采集管的清洗操作。

所述第一脱盖组件包括设于所述第一清洗池2底部的第一气缸21、设于所述第一气缸21顶部的第一活动板22及设于所述第一活动板22上的第一凹槽221，所述第一凹槽221与所述载料孔42相对应，所述第一凹槽221内壁上设有第六活动槽，所述第六活动槽内设有第一安装块223，所述第一安装块223上设有第一空腔2232和第二空腔2237，所述第一空腔2232与所述第二空腔2237相通，所述第一空腔2232内设有第一推块221，所述第二空腔2237内设有第二推块2235，所述第一推块2231底部设有第二支撑弹簧2234，所述第二推块2235上设有第一连接弹簧2236，所述第一活动板22上方设有第二活动板23，所述第二活动板23底部设有与所述第一推块221相配合的第一推杆232；载料板4移动至第一清洗池2上方后，第一气缸21驱动第一活动板22往上运动，第一凹槽221移动至采集管底部，采集管底端的帽盖插入到第一凹槽221内，第二活动板23往下运动，第一推杆232推动第一推块2231往下运动，第一推块2231往下运动推动第二推块2235往外运动，第二推块2235抵在采集管底端帽盖侧壁上，帽盖固定在第一凹槽221内，第一气缸21驱动第一活动板22往下运动，第一活动板22带动采集管底端的帽盖往下运动，将采集管底端的帽盖从采集管上脱出，对采集管上的帽盖做清洗。

第一凹槽动底部设有第一通孔222，第一空腔顶部设有第二通孔，所述第一推杆穿设于所述第二通孔内；所述第六活动槽顶部设有第二通槽，所述第二通槽内设有第二安装块225，所述第二安装块内设有第四活动腔，所述第一推杆穿设于所述第四活动腔内，所述第一推杆上设有第一限位板233，所述第四活动腔内设有第二限位板2251，所述第二限位板为两组，分别设于所述第一限位板两侧，所述第一限位板两端分别设有第一倒齿，所述第二限位板上设有与所述第一倒齿相配合的第二倒齿，所述第二限位板侧壁上设有第二连接弹簧2252，在第一倒齿和第二倒齿配合下，使第一限位板只能往下运动；第二活动板侧壁上设有第一凸块231，第一清洗池内壁上设有与所述第一凸块相配合的第二凸块24，第二活动板为框架结构，使采集管能正常插入到第一凹槽内；载料板转动至第一腔清洗池上方后，第一气缸推动第一活动板往上运动，第一活动板带动第二活动板往上运动，在第一通孔设置下减小第一活动板移动时受到的阻力，使一活动板在第一气缸作用下更易移动；第一活动板移动至载料板底部后，采集管底端插入到第一凹槽内，第一气缸推动第一活动板继续往上运动，第一活动板推动第二活动板往上运动，第一凸块抵在第二凸块底面，在第二凸块设置下使第二活动板无法继续往上运动，第一活动板相对第一活动板往上运动，第一推杆往第四活动腔底部运动，第一推杆插入到第二通孔内推动第一推块往下运动，在气压作用下将第二推块从第二空腔内推出，使第二推块抵在采集管底端的帽盖上，对帽盖起固定作用；在第一限位板和和第二限位板的相互配合下，将第一推杆固定在当前位置上，第二推块持续抵在采集管底端帽盖上，第一气缸驱动第一活动板往下运动，第一活动板拉动帽盖往下运动，将帽盖从采集管底端拉出，使帽盖与采集管相分离，采集管内残留的液体直接掉落在第一清洗池内，帽盖随第一活动板进入到第一清洗池内，以便对帽盖做清洗。

所述通槽两侧内壁上设有第二凹槽，所述第二凹槽底部设有通腔，所述通腔内壁上设有第五活动腔，所述通腔内穿设有第三推杆224，所述第三推杆上设有与所述第五活动腔相配合的第三限位板2241，所述第二安装块侧壁上设有连接块2253，所述连接块上设有与所述第四活动腔相通的连接腔2255，所述连接腔侧壁上设有第二开口，所述第二安装块一侧设有两块连接块，所述第二限位板侧壁上设有连接绳2254，所述第二连接绳穿设于所述连接腔内，所述连接绳两端均固连于所述第二限位板侧壁上；所述通腔设于所述两个连接块之间；当第一活动板带动帽盖往下运动后，第一活动板移动至与第一清洗池底面相接触位置处，第一清洗池底面推动第三推杆往上运动，第三推杆进入到第二凹槽内推动两个连接块之间的一段连接绳往上运动，连接绳拉动第二限位板往第四活动腔两侧移动，第一限位板与第二限位板脱开接触，第二支撑弹簧推动第一推块往上运动，第一推杆在第一推块作用下往上运动，第二推块进入到第二空腔内，帽盖从第一凹槽内脱出，使帽盖在第一清洗池内做清洗操作。

为提升对帽盖的清洗线效果，可在第一清洗池内设置超声波清洗组件，所述的超声波清洗组件为现有技术，在此不再赘述。

所述立柱上设有第七活动槽18，所述第二脱盖组件包括设于所述第七活动槽内的第二滑块135、设于所述第二滑块上的第三连接板13、设于所述第三连接板上方的第四连接板12及设于所述第七活动槽顶部的第二气缸16，所述第七活动槽顶部设有第二设备腔，所述第二气缸设于所述第二设备腔内，所述第三连接板上设有多个与所述载料孔相对应的第三通孔131，所述第三通孔内设有连接管132，所述连接管底部设有吸盘133，所述连接管顶部设有密封板134，所述密封板可转动连接于连接管内壁上，所述第四连接板底部设有与所述第三通孔相对应的第四推杆121，第四连接板固连于所述立柱上；载料板移动至第一清洗池上方后，第二气缸推动第二滑块往下运动，第二滑块带动第三连接板往下运动，吸盘随第三连接板一同往下运动，采集管顶端的帽盖插入到第三通孔内后，吸盘抵在帽盖顶面，在帽盖挤压下使吸盘产生形变，吸盘固定在帽盖上，随后第二气缸驱动第三连接板往上运动，吸盘拉动帽盖往上运动，将帽盖从采集管上取出，驱动电机驱动载料板转动，将载料板转动至第二清洗池上方，第三连接板往上运动至第四连接板底部，第四推杆插入到连接管内，第四推杆推动密封板翻转，使外界气流进入到吸盘内，吸盘失去对帽盖的固定作用，帽盖从吸盘上掉落，帽盖直接掉落在第一清洗池内，将所有帽盖都收集在第一清洗池内，完成对帽盖的清洗操作；由于第二脱盖组件处于第一清洗池上方，其身处的环境处并无水流，为降低设备的整体成本，使装置的结构简单化，故而采用吸盘形式将顶部端盖剥离。

所述第二清洗池顶部设有第三气缸31，所述第三气缸活塞杆上设有第三连接杆32，第三连接杆上设有第四连接杆321，第四连接杆底部设有第二支撑杆322，第四连接杆伸入到第二清洗池内；所述第二清洗池底部设有第六活动腔33，所述第六活动腔内设有第四气缸34，所述第四气缸活塞杆上设有第三活动板35，所述第三活动板上设有多个第五连接杆351，所述第六活动腔顶部设有多个与所述第五连接杆相配合的第四通孔，所述第五连接杆顶部设有连接槽，所述连接槽内设有第六连接杆361，所述连接槽与所述第六连接杆通过螺纹相连，所述第六连接杆顶部设有清理盘36；载料板转动至第二清洗池上方后，第三气缸推动第三连接杆往上运动，第二支撑杆移动至载料板底部，电磁铁通电后载料板失去支撑力，第三气缸驱动第三连接杆往下运动，第二支撑杆带动载料板往下运动，第一滑块进入到第二滑槽内，使载料板进入到第二清洗池内，第四气缸推动第三连接板往上运动，清理盘进入到收集管内，对收集管内壁做清理，从而完成对收集管的清理操作；收集管清理完成后，第三气缸推动第三连接杆往上运动，第二支撑杆推动载料板往上运动，第一滑块重新移动至第一滑槽内，第一滑块移动至限位块顶部后，电磁铁断电，限位块从第五活动槽内伸出为第一滑块提供支撑力，第三连接杆往下运动，第二支撑杆进入到第二清洗池内，避免第四连接杆对载料板的转动造成阻碍。

本申请附图中的驱动电机、气缸均为示意图，其具体结构与现有技术中的电机、气缸结构相同。