室内非在线源样品采集方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种在室内进行的非在线源样品采集方法，将粗样品收集回来，在实验室内就可以模拟环境空气进行对样品的再采样和粒径分级采集。从而为后期的源解析工作提供合适的源样品。本发明其原理基于气溶胶运动学原理，结合颗粒物的沉降时间和弛豫时间计算再悬浮箱体的尺寸参数，广泛应用于在实验室稳定采集一定范围质量浓度和粒径分布的多分散粉尘颗粒物，是实验室进行开放源成分谱分析的前期重要采样手段。
【专利说明】室内非在线源样品采集方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气环境监测领域，尤其涉及室内进行的非在线源样品采集方法。
【背景技术】
[0002]中国大气颗粒物的污染非常严重，目前已经上升为环境空气质量的首要影响因素。环境空气中颗粒物的来源复杂，多种排放源的排放机制和排放强度不尽相同，进入到二十世纪末，随着科学技术的进步和发展，我国环保工作者和相关专家意识到无组织、无规则排放的开放源对于环境空气中的颗粒物有很大的贡献，而对开放源颗粒物进行采样是研究开放源的第一步手段。
[0003]对于开放源的研究，首要问题就是开放源样品的采集和分离。开放源包括土壤风沙尘、山体土、道路尘等。目前现有的源样品采集方法均是在线采集。但是这种采集方法有许多不便，在进行大规模源解析工作时，往往需要非常密集的网点式开放源采样，如果都采用在线采样，将会大大提高采样成本和维护成本，有些偏远地区的采样工作也会因为设备安装的困难造成采样工作的难以进行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决传统源样品采集方法均为在线采集，局限性大的问题，提供一种可在实验室、室内进行的非在线源样品采集方法。
[0005]本发明采用的技术方案是:一种室内非在线源样品采集方法，其步骤如下:1)用样品袋收集各采样点地区的扬尘样品，质量约为10g左右；2)将样品带回实验室内，使用100目尼龙过滤筛进行粗过滤，将样品中的砂石等大粒径颗粒滤去；3)将粗筛好的样品源放入送样瓶中，使用实验室内颗粒物再悬浮采样装置进行二次的分级采集；4)称取约Ig样品送入送样系统中，送样时间在Imin以内；5)送入再悬浮箱内的样品随送样气流在箱内自然沉降，模拟现场环境空气的状态；6)送样时间结束后，启动采样系统，将送入的样品按照不同粒径范围分别采集到切割器内的膜片上去，采样时间大约为10-30min ；7)采样结束后将膜片取出，送入其他仪器中进行分析工作。
[0006]一种室内非在线源样品分级采集装置，包括控制器、颗粒物再悬浮箱、切割器、送样气路和采样气路；所述控制器控制采样泵进行正反转、起停来控制两路独立的采样气路通断，并保持采样流量的稳定，所述控制器控制送样泵，通过送样气路将送样瓶中的送样气体吹入颗粒再悬浮箱；所述颗粒物再悬浮箱包括再悬浮腔、升降底盘和支撑架，所述再悬浮箱下部固接支撑架，所述升降底盘上固接有若干切割器，所述升降底盘连接丝杆，其底端通过联轴器与控制电机连接；所述采样气路包括采样泵和循环气路，所述循环气路将采样泵、颗粒物再悬浮箱、切割器和控制器串接，所述切割器和控制器之间设有滤水分离器；所述送样气路包括送样泵，所述送样泵一端连接控制器，另一端连接送样瓶，所述送样瓶管连接颗粒物再悬浮箱的送样口。
[0007]作为本发明的进一步改进，为了防止各采样点的扬尘样品之间产生干扰，再进行下一个样品采集时，将再悬浮箱内用洁净的空气进行气体交换，交换的洁净气体约为箱体容积的2-4倍。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述送样泵为活塞摇摆式泵，所述采样泵为旋片泵。
[0009]作为本发明的进一步改进，还包括有空气过滤器，所述空气过滤器分别位于送样泵、采样泵与颗粒物再悬浮箱之间。
[0010]本发明采用的有益效果是:本发明其原理基于气溶胶运动学原理，结合颗粒物的沉降时间和弛豫时间计算再悬浮箱体的尺寸参数，广泛应用于在实验室稳定采集一定范围质量浓度和粒径分布的多分散粉尘颗粒物，是实验室进行开放源成分谱分析的前期重要采样手段。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的系统框架图。
[0012]图2为本发明的室内非在线源样品分级采集装置示意图。
[0013]图3为本发明的送样瓶示意图。
[0014]图中所示:1颗粒物再悬浮箱,2送样气路，3送样瓶，4采样气路，5空气过滤器，6采样泵，7空气过滤器，8送样泵，9滤水过滤器，10滤水过滤器，11控制器，12控制电机，13联轴器,14切割器,15升降底盘,16切割器,17丝杆，18支撑架，19导向杆。
【具体实施方式】
[0015]下面结合图1至图3，对本发明做进一步的说明。
[0016]一种室内非在线源样品采集方法，其步骤如下:I)用样品袋收集各采样点地区的扬尘样品，质量约为10g左右；
2)将样品带回实验室内，使用100目尼龙过滤筛进行粗过滤，将样品中的砂石等大粒径颗粒滤去；
3)将粗筛好的样品源放入送样瓶中，使用实验室内颗粒物再悬浮采样装置进行二次的分级米集；
4)称取约Ig样品送入送样系统中，送样时间在Imin以内；
5)送入再悬浮箱内的样品随送样气流在箱内自然沉降，模拟现场环境空气的状态；
6)送样时间结束后，启动采样系统，将送入的样品按照不同粒径范围分别采集到切割器内的膜片上去，米样时间大约为10-30min ；
7)采样结束后将膜片取出，送入其他仪器中进行分析工作。
[0017]为了防止各采样点的扬尘样品之间产生干扰，再进行下一个样品采集时，将再悬浮箱内用洁净的空气进行气体交换，交换的洁净气体约为箱体容积的2-4倍。
[0018]为了提高本发明的自动化程度，设计了专门应用于室内非在线源样品采集方法的设备，一种室内非在线源样品分级采集装置，包括控制器11、颗粒物再悬浮箱1、切割器、送样气路2、采样气路4。所述控制器11可控制电机进行正反转和起停、控制两路独立的采样气路通断并保持采样流量的稳定、控制送样气路的通断；所述颗粒物再悬浮箱体包括再悬浮腔、升降底盘和支撑架；所述切割器包括PM2.5切割器和PMlO切割器、所述送样气路包括送样泵、过滤装置、流量计、送样瓶、送样管路、送样口；所述采样气路包括采样泵、循环气路、2路相同且独立的气路，每一路气路包含过滤装置、滤水分离器、流量控制模块、采样管路。送样气体通过送样泵、经过空气过滤器进入转子流量计调节流量，一定流量的洁净送样气体通过管路进入送样瓶中，送样瓶内的样品源被送样气体吹起，样品源通过送样管路进入送样口，再均匀进入再悬浮腔内；再悬浮腔密闭，拥有一定初速度的样品源在腔内进行一定时间的悬浮并缓慢沉降；两路采样气路通过一个采样泵控制，每一路都经过流量控制模块进行流量的精确控制，再经过空气过滤器进行过滤，采样气路前端连接切割器，采样泵的另一端出气端接入滤水分离器、并通过管路将洁净干燥气体送入再悬浮腔内构成循环气路；切割器安装于再悬浮腔底盘上，切割器将再悬浮腔内沉降下来的样品源进行粒径分级捕获，一定粒径范围的颗粒物被采集到切割器内膜片上；电机控制再悬浮腔底盘进行升降，底盘下降到一定位置时停止，将切割器内膜片取出，为后续源成分谱分析提供所需的二次样品。
[0019]所述送样泵8为活塞摇摆式泵，可以为送样提供脉动气流。
[0020]所述采样泵6为旋片泵，可以为采样提供平稳无脉动气流。
[0021]颗粒物的沉降末速度和颗粒物的初始速度无关，只和颗粒物的自身特性以及空气介质的性质有关。因此，在空气中运动的具有相同空气动力学当量直径的颗粒物不管以多大的初始速度下落，最终都将以一个相等的终了沉降末速度匀速下降。由公式推算可知，一般情况下(初始速度不是特别大的情况)，可认为颗粒物从一开始就以恒定的沉降末速度运动。根据特定粒径的沉降末速度，可进行送样气路流速以及再悬浮腔尺寸参数的设计。
[0022]本结构的室内非在线源样品分级采集装置是如下工作的:
通过送样系统将已经干燥并筛分好的粉末样品吹送入颗粒物再悬浮箱中，使其与洁净空气混合，将颗粒物样品再次悬浮起来，再通过采样气路利用切割器将所需粒径范围的样品收集到滤膜上，控制系统保证分级采集系统各功能的稳定正常运行，并实时监测再悬浮箱体内的压力和温湿度。
[0023]送样泵8执行空气压缩机的功能，将气体送入送样管路2中，气体由送样泵8产生，首先送入0.1 μ m空气过滤器进行过滤，保证送样气体为洁净气体，再通过送样管路2送入送样瓶3中，将送样瓶3中放置的开放源样品吹起，样品随送样气流经过送样管路2以一定的初速度均匀送入颗粒物再悬浮箱I腔体内，控制器11控制送样泵的启停，样品在再悬浮腔内模拟外界大气环境状态进行沉降。送样过程完毕后进行采样过程，将切割器14、16内放入膜片，再将切割器14、16安装在升降底盘15上，控制器11控制电机12启停和正反转、旋转运动通过联轴器13带动丝杆17转动，旋转底盘15配合的导向杆19转化为旋转底盘15的升降直线运动，将旋转底盘15上升，使再悬浮腔密封起来，控制系统控制采样泵8启停，为切割器提供16.7L/min的稳定气流，用来采集再悬浮腔内均匀沉降下来的样品，切割器14、16下方均接入空气过滤器进行过滤。采样泵8的出气口接入滤水分离器5，随后洁净干燥的采样过滤气流经过采样管路4又送入密闭的再悬浮腔内，保证腔内压力平衡并提高采样和清洗效率。
[0024]本发明其原理基于气溶胶运动学原理，结合颗粒物的沉降时间和弛豫时间计算再悬浮箱体的尺寸参数，广泛应用于在实验室稳定采集一定范围质量浓度和粒径分布的多分散粉尘颗粒物，是实验室进行开放源成分谱分析的前期重要采样手段。
[0025]本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种室内非在线源样品采集方法，其步骤如下:I)用样品袋收集各采样点地区的扬尘样品，质量约为10g左右； 2)将样品带回实验室内，使用100目尼龙过滤筛进行粗过滤，将样品中的砂石等大粒径颗粒滤去； 3)将粗筛好的样品源放入送样瓶中，使用实验室内颗粒物再悬浮采样装置进行二次的分级米集； 4)称取约Ig样品送入送样系统中，送样时间在Imin以内； 5)送入再悬浮箱内的样品随送样气流在箱内自然沉降，模拟现场环境空气的状态； 6)送样时间结束后，启动采样系统，将送入的样品按照不同粒径范围分别采集到切割器内的膜片上去，米样时间大约为10-30min ； 7)采样结束后将膜片取出，送入其他仪器中进行分析工作。
2.根据权利要求1所述的一种室内非在线源样品采集方法，其特征是为了防止各采样点的扬尘样品之间产生干扰，再进行下一个样品采集时，将再悬浮箱内用洁净的空气进行气体交换，交换的洁净气体约为箱体容积的2-4倍。
3.如权利要求1所述的一种室内非在线源样品采集方法使用的一种室内非在线源样品分级采集装置，其特征是包括控制器(11)、颗粒物再悬浮箱(I)、切割器(14、16)、送样气路(2 )和采样气路(4 );所述控制器(11)控制采样泵(6 )进行正反转、起停来控制两路独立的采样气路(4)通断，并保持采样流量的稳定，所述控制器(11)控制送样泵(8)，通过送样气路(2 )将送样瓶(3 )中的送样气体吹入颗粒再悬浮箱(I);所述颗粒物再悬浮箱(I)包括再悬浮腔、升降底盘(15)和支撑架(18)，所述再悬浮箱下部固接支撑架(18)，所述升降底盘(15)上固接有若干切割器(14、16)，所述升降底盘(15)连接丝杆(17)，其底端通过联轴器(13)与控制电机(12)连接；所述采样气路(4)包括采样泵(6)和循环气路，所述循环气路将采样泵(6)、颗粒物再悬浮箱(I)、切割器(14、16)和控制器(11)串接，所述切割器(14、16)和控制器(11)之间设有滤水分离器(9、10);所述送样气路(2)包括送样泵(8)，所述送样泵(8 ) —端连接控制器(11)，另一端连接送样瓶(3 )，所述送样瓶(3 )管连接颗粒物再悬浮箱(I)的送样口。
4.根据权利要求3所述的一种室内非在线源样品分级采集装置，其特征是所述送样泵(8)为活塞摇摆式泵，所述采样泵(6)为旋片泵。
5.根据权利要求3或4所述的一种室内非在线源样品分级采集装置，其特征是还包括有空气过滤器，所述空气过滤器(5、7)分别位于送样泵(8)、采样泵(6)与颗粒物再悬浮箱(I)之间。
【文档编号】G01N1/22GK104359722SQ201410644352
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】张帅, 吴玉笛, 胡中原, 戴庞达, 薛宁, 高娜, 杨满玲 申请人:安徽蓝盾光电子股份有限公司