专利名称：一种自控温加热及吸收挥发性气溶胶的处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对采样前气溶胶预处理的装置，尤其是一种自控温加热及吸收挥发性气溶胶的低流量处理装置，属于环境分析和大气采样技术领域。
背景技术：
目前，在国内大气采样和常规监测领域都是直接收集气体进入采样仪器装置，几乎没有对采样前气体进行前处理过程，这在某种程度上忽略了采样过程中气体凝结或者挥发等效应的影响，由于大气气溶胶的组成成分和形成过程是进一步研究气溶胶对气候和人类健康影响的重要因素，因此在收集气体进入采样器之前，分离酸性的无机和有机等挥发性气体和半挥发性气溶胶并去除这些气体组分是非常关键的。另外还可以通过控制不同温度设计实验，达到理解大气中特定气溶胶组分有多少贡献到大气气溶胶颗粒粒径当中的目的。这些研究结果可以进一步应用到我国大气化学模式当中。然而，目前国内还没有针对采样前自动多变控温并去除挥发气溶胶组分的装置报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种能自动控温加热并吸收挥发性气溶胶组分的处理装置，其具有加热迅速且温度可自动控制、吸附挥发性气溶胶组分迅速、结构简单和操作方便等优点。本发明是通过如下技术方案实现的一种自控温加热及吸收挥发性气溶胶的处理装置，它包括加热腔、过滤腔和气体传输管，气体传输管横向贯穿加热腔和过滤腔，位于过滤腔内的气体传输管的管壁上均勻分布有通气孔，所述加热腔内设有温度传感器和加热器，温度传感器的信号输出端与温度控制器的信号输入端相连，温度控制器的控制输出端连接加热器，所述的温度控制器与电源相连，过滤腔内填充有活性碳，过滤腔的末端与气体导出腔相连通，气体导出腔的末端连通有出气管。所述的加热器为串联的两石英加热管，两石英加热管对称设置在气体传输管的两侧，串联的石英加热管与温度控制器的控制输出端连接。优选的，加热腔内的气体传输管为不锈钢钢管。所述加热腔为轻质泡沫保温砖围城的空腔，轻质保温砖的外表面覆有保温层，优选的，保温层由岩棉构成。岩棉的作用隔热，减少热量散发，同时防止操作人员烫伤。所述的过滤腔的直径为106mm-120mm，过滤腔的长为740mm-760mm，过滤腔为圆筒状有机玻璃围成的空腔。所述的加热腔内的气体传输管贯穿加热腔并且两端延伸至加热腔外，加热腔内的气体传输管的一端与过滤腔内的气体传输管法兰连接，左法兰盘中心的圆孔与加热腔气体传输管密封连接，右法兰盘的中心圆孔与过滤腔密封连接，优选的，过滤腔内的气体传输管为塑料气体传输管。加热腔内的气体传输管与过滤腔内的气体传输管此种设计的优点方便更换贯穿加热腔的一段气体传输管，法兰连接拆卸方便，密封性能好，为更换气体传输管提供了方便。优选的，加热腔与过滤腔之间的气体传输管上设置散热片。设散热片的优点使不锈钢气体传输管的温度快速下降，防止过热的不锈钢气体传输管与过滤腔内的塑料气体传输管连接处熔化而使通气管断开或漏气，影响实验结果。所述的加热腔体和散热片外部罩设有保护罩，保护罩上均勻分布有散热孔，散热孔为方形散热孔，保护罩为金属材质。保护罩的作用主要起保护加热控温腔和防止操作人员烫伤的作用。优选的，过滤腔的壳体与气体导出腔的腔壁法兰连接，气体导出腔的上部连通有活性炭加料口，下部连通有活性炭出料口。所述的加热腔体和过滤腔体下方设置有金属底座。所述的温度控制器与电源之间还设置有开关。本发明的特点及优良效果1、本发明设置的加热腔，可使进入气体传输管中气溶胶加热，控温器可使加热腔内的温度控制在一定范围内，气溶胶的部分有机和无机组分在特定温度下转变为气体，气体温度经散热片迅速下降至常温，不影响后续的分析、监测结果。2、本发明采用活性碳，可吸附加热腔内挥发的有机和无机酸性气体，如S02，HCl等酸性气体及有机气体，起到过滤气溶胶的作用。3、气溶胶经过本发明的加热腔加热后，后经散热片进入过滤腔，在特定温度下挥发的有机物气体和酸性气体被过滤腔内的活性碳吸附并去除，填满过滤腔的活性碳吸附迅速，易挥发组分去除明显，且对气溶胶其他组分没有影响。4、本发明的过滤腔的末端连通有气体导出腔，气体导出腔上可以安装标准仪器使用的不同尺寸的接口，经过滤腔过滤后的气体经导出腔导出后进入在线采样和分析仪器， 对气体中气溶胶颗粒进行物理和化学分析。5、本发明结构简单，安装操作方便，加热腔内的气体传输管随着长期使用老化后可方便更换。6、本发明实用性强，成本低，可推广应用。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明去掉保护罩和活性碳的结构示意图；图3为本发明加热腔结构及与温度控制器连接结构示意图；图4为本发明活性碳加料口、气体导出腔与活性碳出料口剖面连接结构示意图。其中1、加热腔内的气体传输管；2、保护罩；3、法兰盘a ;4、有机玻璃壳体；5、法兰盘b;6、活性碳加料口 ；7、活性碳出料口 ；8、气体导出腔；9、出气管；10、底座；11、温度控制器；12、电源开关；13、活性碳；14、加热腔；15、散热片；16、过滤腔；17、电源接口 ；18、岩棉； 19、石英加热棒；20、轻质泡沫保温砖；21、温度传感器；22、过滤腔内的气体传输管。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做详细地说明，但本发明不限于此。实施例1实施例中所采用的石英加热管购自扬州杰达电热科技有限公司，温度控制器采用厦门宇电自动化科技有限公司生产的AI-808P型温控器。如图1、图2所示，一种自控温加热及吸收挥发性气溶胶处理装置，包括加热腔14、 过滤腔16和气体传输管，气体传输管分为两段，即加热腔内的气体传输管1和过滤腔内的气体传输管22，加热腔内的气体传输管1横向贯穿加热腔14，并且两端延伸至加热腔14 外，过滤腔内的气体传输管22横向贯穿过滤腔16。加热腔内的气体传输管1与过滤腔内的气体传输管22相连通，过滤腔16的末端与气体导出腔8相连通，气体导出腔8的末端连通有出气管9。如图2、图3所示，所述的加热腔14为轻质泡沫保温砖20围城的空腔，轻质保温砖 20的外表面覆有岩棉18保温层，岩棉18 —方面具有隔热，减少热量散发的作用，同时防止加热腔散发的热量烫伤操作人员。加热腔14内设置有加热器，所述的加热器为串联的两根石英加热管19，石英加热管19对称设置在气体传输管的两侧，串联的石英加热管19与温度控制器11的控制输出端连接，当石英加热管19进行加热时，加热腔14内可迅速升温并与石英加热管19保持相同温度。优选的，加热腔内的气体传输管1为不锈钢钢管。加热腔 14内温度升高热量传递使不锈钢气体传输管的温度升高，从而对经过加热腔内的气体传输管1的气溶胶进行加热。加热腔14内还设置有温度传感器21，如图3所示，温度传感器21的信号输出端与温度控制器11的信号输入端相连，温度控制器11的控制输出端连接加热器，所述的温度控制器11与电源相连，图中17为电源接口。优选的，温度控制器11与电源之间还设有电源开关12。当接通电源，打开电源开关12，设定好温度控制器上的温度，石英加热管19开始加热，温度传感器21将加热腔14内的温度实时反馈给温度控制器11并显示在显示屏幕上；当加热腔14内的温度达到所设定的温度时，温度控制器11的控制信号使石英加热管 19停止继续加热并保持温度在所设定温度士2°C的范围内。如上，经过不停的加温控温，变温恒温过程通常在3-5分钟以内完成，这时就可以通入气体。在通气过程中，控温器屏幕实时显示加热腔内的温度。过滤腔为圆筒状有机玻璃围成的空腔，即空腔的外围为有机玻璃壳体4。过滤腔的直径为106mm，过滤腔的长740mm。过滤腔16内填充有活性碳13，过滤腔内的气体传输管22的管壁上均勻分布通气孔，加热后易挥发的气溶胶气体通过通气孔散向过滤腔，活性碳将其吸附起到过滤气溶胶的作用。加热腔内的气体传输管1的一端与过滤腔内的气体传输管22通过法兰盘a3法兰连接，法兰盘a3的左法兰盘中心的圆孔与加热腔内的气体传输管1密封连接，右法兰盘的中心圆孔与过滤腔16密封连通，优选的，过滤腔内的气体传输管 1为塑料气体传输管，为更换加热腔气体传输管1提供了方便。加热腔14与过滤腔16之间的气体传输管上设置散热片15。所述的散热片15是由七个相互平行且等距排列的金属片构成，散热片15起到散热的作用，使加热腔内的气体传输管1的温度下降，一方面防止过高的温度使气溶胶损失，另一方面防止过热的不锈钢气体传输管与过滤腔内的塑料气体传输管连接处熔化而使通气管断开或漏气，影响实验结果。加热腔14和散热片15的外部罩设有保护罩2，保护罩2上均勻分布有散热孔，散热孔优选方形散热孔，保护罩2优选金属材质。过滤腔16的有机玻璃壳体4与气体导出腔8的腔壁通过法兰盘沾法兰连接，法兰盘h5的左法兰盘中心的圆孔与过滤腔16密封连通，右法兰盘的中心圆孔与气体导出腔密封连通。如图4所示，气体导出腔8上部连通有活性碳加料口 6，下部连通有活性碳出料口 7。所述的活性碳加料口 6、活性碳出料口 7的外径为38mm，内径37mm。所述的加热腔14和过滤腔16下方设置有金属底座10。温度控制器11和电源开关12固定在金属底座上。工作过程该装置工作时，气体由加热腔内的气体传输管1的进气口进入，经加热腔14加热后，吸入的气体中气溶胶颗粒物上的部分无机物和有机物受热挥发，经过15散热片进入过滤腔内的气体传输管22，后通过滤腔气体内的传输管22上的通气孔散到过滤腔内，挥发的有机物气体和其他酸性气体可被活性炭吸收并去除，最后气体由出气管9导出。导出的气体包含有A和队及在设定温度下没有挥发的气溶胶颗粒。在出口可通过接口连接到低流量(通常l_3m/l)气溶胶采样器或者一些气溶胶粒度分析仪上。实施例2一种自控温加热及吸收挥发性气溶胶处理装置，结构如实施例1所示，不同之处在于过滤腔的直径为115mm，过滤腔长755mm。活性碳加料口 6、活性碳出料口 7的外径为40mm，内径39mm。
权利要求
1.一种自控温加热及吸收挥发性气溶胶的处理装置，其特征在于它包括加热腔、过滤腔和气体传输管，气体传输管横向贯穿加热腔和过滤腔，位于过滤腔内的气体传输管的管壁上均勻分布有通气孔，所述加热腔内设有温度传感器和加热器，温度传感器的信号输出端与温度控制器的信号输入端相连，温度控制器的控制输出端连接加热器，所述的温度控制器与电源相连，过滤腔内填充有活性碳，过滤腔的末端与气体导出腔相连通，气体导出腔的末端连通有出气管。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于所述的加热器为串联的两石英加热管，两石英加热管对称设置在气体传输管的两侧，串联的石英加热管与温度控制器的控制输出端连接，优选的，加热腔内的气体传输管为不锈钢钢管。
3.根据权利要求1或2所述处理装置，其特征在于所述加热腔为轻质泡沫保温砖围城的空腔，轻质保温砖的外表面覆有保温层，优选的，保温层由岩棉构成。
4.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于所述的过滤腔的直径为 106mm-120mm,过滤腔的长为740mm-760mm，过滤腔为圆筒状有机玻璃围成的空腔。
5.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于所述的加热腔内的气体传输管贯穿加热腔并且两端延伸至加热腔外，加热腔内的气体传输管的一端与过滤腔内的气体传输管法兰连接，左法兰盘中心的圆孔与加热腔气体传输管密封连接，右法兰盘的中心圆孔与过滤腔密封连接，优选的，过滤腔内的气体传输管为塑料气体传输管。
6.根据权利要求1或5所述的处理装置，其特征在于加热腔与过滤腔之间的气体传输管上设置散热片。
7.根据权利要求1或5所述的处理装置，其特征在于所述的加热腔体和散热片外部罩设有保护罩，保护罩上均勻分布有散热孔，散热孔为方形散热孔，保护罩为金属材质。
8.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于过滤腔的壳体与气体导出腔腔壁法兰连接，气体导出腔上部连通有活性炭加料口，下部连通有活性炭出料口。
9.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于所述的加热腔和过滤腔的下方设置有金属底座。
10.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于所述的温度控制器与电源之间还设置有开关。
全文摘要
本发明涉及一种自控温加热及吸收挥发性气溶胶的低流量处理装置，包括加热腔、过滤腔和气体传输管，气体传输管横向贯穿加热腔和过滤腔，位于过滤腔内的气体传输管的管壁上均匀分布有通气孔，所述加热腔内设有温度传感器和加热器，温度传感器的信号输出端与温度控制器的信号输入端相连，温度控制器的控制输出端连接加热器。本发明结构简单，安装操作方便，加热迅速且温度能自动控制，吸附挥发性气溶胶组分迅速。
文档编号G01N1/44GK102445378SQ201110308419
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者周深圳, 崔逸如, 李卫军, 李守波, 章琦, 韩明利 申请人:山东大学