一种移动式低温吸附浓缩——热脱附装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种移动式吸附浓缩——热脱附装置，该装置包括控制系统、气路部分以及由加热模块、制冷模块和移动机构组成的移动冷阱；所述的加热模块包括连接温度控制器且其上设置有温度传感器和加热槽的加热块，所述加热槽的两侧分别镶嵌加热棒；所述的制冷模块包括一级、六级半导体制冷片；所述的移动机构包括加热/制冷腔体、设置在所述加热/制冷腔体内的加热模块与制冷模块之间的加热/制冷隔离板、与所述加热/制冷腔体的内壁两侧构成移动副的卡板和固定于所述卡板顶部的直线电机。该装置的优点是：解决了制冷片长时间过热容易损坏的问题，有效增加了气体吸附和富集的效率，与现有技术相比，缩短了吸附、解析时间，降低了成本，提高了浓缩效率。
【专利说明】一种移动式低温吸附浓缩一一热脱附装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种大气环境样品前处理设备，更具体的说，本实用新型涉及一种用于大气环境样品前处理设备的移动式吸附浓缩一热脱附装置。
【背景技术】
[0002]众所周知，石油化工、制药和橡胶制造等行业均属于典型的恶臭气体排放行业，而恶臭污染在世界七大公害中居于第二位。
[0003]目前，已知的恶臭气体大约4500种，由于其成分复杂，且含量仅占十亿分之几甚至更低，故直接检测比较困难，需要进行样品前处理。现有的前处理方式大多采用冷阱浓缩一热脱附的方法，即利用采样管内固体吸附剂在低温下吸附样品的特性来达到浓缩富集的目的，再通过高温下吸附剂对待测组分保留性能降低的特性利用载气将待测组分运送至相关仪器进行分析测定。
[0004]前述采用冷阱浓缩一热脱附进行前处理的装置，大多以液氧、液氮或干冰等冷冻剂制造其低温环境，这种方式的缺点是耗时长，成本高；还有些前处理装置是以半导体制冷片制冷并在采样管上缠绕加热丝来产生高温，这种方式的冷源与热源交织在一起，往往二者互相牵制，无法达到良好的浓缩效果，而且半导体制冷片如果长时间处于高温状态下还会降低其寿命，导致装置损坏，维护性也差。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的就是解决以上现有技术所存在的问题，并为此提供一种冷源与热源分离的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置。
[0006]本实用新型的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，包括控制系统、气路部分和移动冷阱，所述的移动冷阱由加热模块、制冷模块和移动机构组成。
[0007]所述的加热模块包括连接温度控制器的加热块，所述的加热块上设置有温度传感器和容纳采样管的加热槽，所述加热槽的两侧分别镶嵌加热棒。
[0008]所述的制冷模块包括一级半导体制冷片和六级半导体制冷片，所述的一级半导体制冷片设置在所述六级半导体制冷片的底端并固定于热管散热器的台面上。
[0009]所述的移动机构包括加热/制冷腔体、加热/制冷隔离板、卡板和直线电机；所述的加热/制冷隔离板设置在所述加热/制冷腔体内的加热模块与制冷模块之间，所述加热模块中的加热块固定在所述加热/制冷腔体的内顶部，所述制冷模块中的制冷片固定在所述加热/制冷腔体的底部，所述的卡板与所述加热/制冷腔体的内壁两侧构成移动副，所述的直线电机固定于所述卡板的顶部并驱动所述的卡板带动采样管沿所述加热/制冷腔体的内壁两侧上下移动。
[0010]所述的采样管为内部填充吸附剂的通用型采样管，所述采样管的外部设置有导热铜槽；所述的加热棒为干烧型加热棒；所述温度传感器的型号为PT10;所述的直线电机为滚珠丝杠直线电机；所述的卡板选用聚四氟乙烯材料制作；所述的控制系统中设置有六通电磁阀和质量流量控制计。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012](I)所述移动冷阱的设置，使冷源与热源有效隔离，从根本解决了制冷片长时间处于过热环境容易损坏的问题；
[0013](2)所述制冷模块与加热模块的隔离设置，可以有效增加制冷功能，使气体的吸附可在_50°C以下进行，从而大大增加气体吸附并提高气体的富集效率；
[0014](3)所述移动冷阱中的卡板与加热/制冷腔体的内壁两侧所构成的移动副便于固定在所述卡板顶部的直线电机带动采样管从制冷腔到加热腔的移动，并使制冷模块和加热模块一直处于运行状态，从而有效缩短吸附、解析时间，减少耗时，降低成本，提高浓缩效率。
[0015](4)所述的采样管采用其内填充不同吸附剂的通用型，方便根据采样需要随时更换，适用性好，操作方便；
[0016](5)所述加热模块的加热功能由加热块直接承担，无需像现有技术那样由半导体制冷片施加反向电压，从而提高升温速率；
[0017](6)所述的控制系统中采用了可通过工作站软件直接控制的六通电磁阀以及质量流量控制计等电控设备，便于实现浓缩过程自动化，并提高浓缩、解析的精度及稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构示意图；
[0019]图2是图1中移动冷阱处于制冷状态的示意图；
[0020]图3是图1中移动冷阱处于加热状态的示意图；
[0021]图4是图2、图3中加热块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型更容易被清楚理解，以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作以详细说明。
[0023]参照图1，本实用新型的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，由移动冷阱17以及通过控制线与其连接的控制系统和气路部分构成，所述的移动冷阱17包括加热模块、制冷模块和移动机构；
[0024]参照图2、图4并结合图1，所述移动冷阱17中的加热模块包括加热块25，所述的加热块25连接所述控制系统的温度控制器11，所述的加热块25上设置有用于采集温度信号的温度传感器35以及用于容纳采样管26的加热槽34，所述加热槽34的两侧分别镶嵌加热棒33 ；
[0025]参照图3、图4并结合图1，所述移动冷阱17中的制冷模块包括一级半导体制冷片31和六级半导体制冷片30，还包括热管散热器和散热风扇(图中未示出)；所述的一级半导体制冷片共有四个，它们分别设置在所述六级半导体制冷片的底端并固定于所述热管散热器的台面上，所述的一级半导体制冷片31、六级半导体制冷片30和散热风扇均由控制系统控制；
[0026]参照图2、图3、图4并结合图1，所述移动冷阱17中的移动机构包括加热/制冷腔体23、加热/制冷隔离板24、卡板22和直线电机21 ;所述的加热/制冷隔离板24位于所述加热/制冷腔体23内的加热模块与制冷模块之间，所述加热模块中的加热块25通过其上的弹簧垫片螺丝孔32固定在所述加热/制冷腔体23的内顶部，所述制冷模块中的制冷片固定在所述加热/制冷腔体23的底部，所述的卡板22与所述加热/制冷腔体23的内壁两侧构成移动副，所述的直线电机21固定于所述卡板22的顶部并驱动所述的卡板22带动所述的采样管26在所述的加热/制冷腔体23内上下移动。
[0027]本实用新型中的控制系统通过控制线路与所述的加热模块、制冷模块、移动机构相连接，且控制线路中设置有I个六通电磁阀、4个电磁阀和2个质量流量控制计等电控设备。
[0028]参照图1，本实用新型中的气路部分包括采样气路、脱附气路和清洗气路；
[0029]所述的采样气路通过管路由样品气接入口 20顺序连接第一电磁阀19、第一除尘过滤器18和六通阀12的a 口，再通过所述六通阀12的f 口顺序连接所述移动冷阱17中的采样管26和所述六通阀12的c 口，再通过所述六通阀12的b 口顺序连接第一除水过滤器10、第二除尘过滤器9、第一质量流量控制计8、真空泵7和样品气排出口 6 ；
[0030]所述的脱附气路通过管路由气源接入口 I顺序连接第二除水过滤器2、第二电磁阀3、第三除尘过滤器4、第二质量流量控制计5和所述六通阀12的d 口，然后通过所述六通阀12的c 口顺序连接所述移动冷阱17中的采样管26和所述六通阀12的f 口，再通过所述六通阀12的e 口顺序连接两位三通电磁阀14和脱附气排出口 15 ；
[0031]所述的清洗气路通过管路由气源接入口 I顺序连接第二除水过滤器2、第二电磁阀3、第三除尘过滤器4、第二质量流量控制计5和所述六通阀12的d 口，然后通过所述六通阀12的c 口顺序连接所述移动冷阱17中的采样管26和所述六通阀12的f 口，再通过所述六通阀12的e 口顺序连接两位三通电磁阀14和清洗气排出口 13。
[0032]为了设置的方便并获得最佳性价比，在以上技术方案中，所述的直线电机22采用滚珠丝杠直线电机，所述卡板22的材质选用聚四氟乙烯，所述的采样管26内填充吸附剂且其外部设置导热铜槽27，所述的加热棒33为干烧型加热棒，所述温度传感器35的型号为PTlOOo
[0033]本实用新型的使用方法如下:
[0034](I)启动控制系统，使所述移动冷阱17中的加热模块、制冷模块、移动机构均处于预备工作状态；
[0035](2)待所述加热模块中的加热块25以及所述制冷模块中的一级半导体制冷片31和六级半导体制冷片30均达到相应的温度时间后，打开所述的加热/制冷隔离板24，控制所述的直线电机21沿所述的卡板22下移并带动所述的采样管26移动至所述六级半导体制冷片30之上；
[0036](3)关闭所述的加热/制冷隔离板24，进行样品采集，使样品气体沿管路由所述的样气接入口 20顺序通过第一电磁阀19、第一除尘过滤器18到达六通阀12的a 口，再通过所述六通阀12的f 口到达所述移动冷阱17中的采样管26并进入所述六通阀12的c 口，再通过所述六通阀12的b 口顺序通过第一除水过滤器10、第二除尘过滤器9、第一质量流量控制计8、真空泵7到达所述的样品气排出口 6 ；
[0037](4)待采样完毕后，打开所述的加热/制冷隔离板24，控制所述的直线电机21沿所述的卡板22上移并带动所述的采样管26移动至所述加热块25底部使其嵌入所述的加热槽34 ；
[0038](5)关闭所述的加热/制冷隔离板24，进行样品脱附，使氮气沿管路由气源入口 I顺序通过第二除水过滤器2、第二电磁阀3、第三除尘过滤器4、第二质量流量控制计5到达所述六通阀12的d 口，再由所述六通阀12的c 口通过所述的采样管26到达所述六通阀12的f 口，然后由所述六通阀12的e 口顺序通过两位三通电磁阀14和脱附气排出口 15进入浓缩倍率为50倍的分析仪器脱附，使样气中的硫化氢浓度达到1ppm以上；
[0039](6)待脱附完毕后，进行管路清洗，氮气沿管路由气源接入口 I顺序通过第二除水过滤器2、第二电磁阀3、第三除尘过滤器4、第二质量流量控制计5到达所述六通阀12的d口，再由所述六通阀12的c 口顺序通过所述的采样管26到达所述六通阀12的f 口，再由所述六通阀12的e 口顺序通过第三电磁阀14和清洗气排出口 13，排入大气中，完成样气的前处理工作。
[0040]利用本实用新型的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置进行大气环境样品的前处理工作，可以保证在吸附浓缩与热解析过程中冷源与热源互不干扰，对于提高浓缩与解析效率、延长零件的使用寿命具有值得重视的实用意义。
[0041]以上参照附图和实施例，对本实用新型的技术方案进行了示意性描述，该描述没有限制性。本领域的普通技术人员应能理解，在实际应用中，本实用新型装置中各部件的设置方式均可能发生某些改变，而其他人员在其启示下也可能设想出相似的技术方案。特别需要指出的是，只要不脱离本实用新型的设计宗旨，所有显而易见的改变，均包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，包括控制系统和气路部分，其特征是:它还包括由加热模块、制冷模块和移动机构组成的移动冷阱；所述的加热模块包括连接温度控制器的加热块，所述的加热块上设置有温度传感器和容纳采样管的加热槽，所述加热槽的两侧分别镶嵌加热棒；所述的制冷模块包括一级半导体制冷片和六级半导体制冷片，所述的一级半导体制冷片设置在所述六级半导体制冷片的底端并固定于热管散热器的台面上；所述的移动机构包括加热/制冷腔体、加热/制冷隔离板、卡板和直线电机；所述的加热/制冷隔离板设置在所述加热/制冷腔体内的加热模块与制冷模块之间，所述加热模块中的加热块固定在所述加热/制冷腔体的内顶部，所述制冷模块中的制冷片固定在所述加热/制冷腔体的底部，所述的卡板与所述加热/制冷腔体的内壁两侧构成移动副，所述的直线电机固定于所述卡板的顶部并驱动所述的卡板带动采样管沿所述加热/制冷腔体的内壁两侧上下移动。
2.根据权利要求1所述的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，其特征是:所述的采样管为内部填充吸附剂的通用型采样管，所述采样管的外部设置有导热铜槽。
3.根据权利要求1所述的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，其特征是:所述的加热棒为干烧型加热棒。
4.根据权利要求1所述的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，其特征是:所述温度传感器的型号为PT100。
5.根据权利要求1所述的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，其特征是:所述的直线电机为滚珠丝杠直线电机。
6.根据权利要求1所述的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，其特征是:所述的卡板选用聚四氟乙烯材料制作。
7.根据权利要求1所述的移动式低温吸附浓缩——热脱附装置，其特征是:所述的控制系统中设置有六通电磁阀和质量流量控制计。
【文档编号】G01N1/42GK203824820SQ201420095559
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】李昌建, 王铁铮, 张菲菲, 李伟芳, 王亘, 韩萌, 邹克华, 曹阳, 耿静, 刘博
申请人:天津市环境保护科学研究院