环境空气挥发性有机物PAMS57在线监测系统的制作方法

环境空气挥发性有机物pams57在线监测系统
技术领域
1.本实用新型属于环境在线监测设备技术领域，具体涉及一种环境空气挥发性有机物pams57在线监测系统。


背景技术：

2.为了遏制全球臭氧浓度逐年增长，各国都在积极监测voc组分，目前我国voc(pams57)在线监测系统，基本都是利用安捷伦、赛默飞、岛津等设备改装完成，测量c6
‑
c12组分的浓度需要用质谱检测器(ms)，ms需采用内标法进行定量，所用的内标物价格昂贵，维护成本高，且存在信号衰减问题，数据有效率低。总之，现有的voc在线监测系统大多具有设备复杂、价格昂贵、操作繁琐、分析时间长、分辨率低的缺点，与大气观测的实际需求有较大差距。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种环境空气挥发性有机物pams57在线监测系统，以解决上述问题。本实用新型提供的一种环境空气挥发性有机物pams57在线监测系统，包括零气发生器、氢气发生器、在线稀释仪、低碳分析仪和高碳分析仪，所述零气发生器通过管路一路和在线稀释仪连接，另一路分别和低碳分析仪、高碳分析仪连接，所述氢气发生器通过管路分别和低碳分析仪、高碳分析仪连接，所述在线稀释仪包括两路零气通路、标气通路、混气室、排气通路、环境空气通路，所述第一零气通路与标气通路并联连接混气室，所述混气室连接排气通路，所述第二零气通路连接排气通路，所述环境空气通路连接排气通路，所述排气通路分别连接低碳分析仪和高碳分析仪。
4.优选的，所述低碳分析仪包括四个质量流量控制器、氢火焰离子化检测器、色谱柱、六通阀、三通气动阀、热解析管、采样泵、载气截止阀，所述零气发生器通过管路连接第一质量流量控制器、第一六通阀、第一热解析管，所述第一质量流量控制器通过管路连接第一氢火焰离子化检测器，所述零气发生器与第一六通阀连接的管路上设置有第一三通气动阀，所述第一热解析管连接第一六通阀，所述氢气发生器通过管路分别连接第二质量流量控制器、第三质量流量控制器，所述第二质量流量控制器通过管路连接第一氢火焰离子化检测器，所述第一色谱柱通过管路分别与第一氢火焰离子化检测器、第一六通阀连接，所述第三质量流量控制器通过管路和第一六通阀连接，所述排气通路依次连接第一六通阀、第四质量流量控制器、第一采样泵，所述载气截止阀设置在第三质量流量控制器和第一六通阀连通的管路上。
5.优选的，所述高碳分析仪包括四个质量流量控制器、氢火焰离子化检测器、色谱柱、六通阀、三通气动阀、热解析管、采样泵，所述零气发生器通过管路连接第五质量流量控制器、第二六通阀、第二热解析管，所述第五质量流量控制器通过管路连接第二氢火焰离子化检测器，所述零气发生器与第二六通阀连接的管路上设置有第二三通气动阀，所述第二热解析管连接第二六通阀，所述氢气发生器通过管路分别连接第六质量流量控制器、第七
质量流量控制器，所述第六质量流量控制器通过管路连接第二氢火焰离子化检测器，所述第二色谱柱通过管路分别与第二氢火焰离子化检测器、第二六通阀连接，所述第七质量流量控制器通过管路和第二六通阀连接，所述排气通路依次连接第二六通阀、第八质量流量控制器、第二采样泵。
6.优选的，所述第一零气通路包括通过管路依次连通的第一三通、第九质量流量控制器、第二三通、第三三通。
7.优选的，所述标气通路包括通过管路依次连接的第十质量流量控制器和变径两通，所述变径两通与第三三通连接，所述混气室也与第三三通连接。
8.优选的，所述排气通路包括依次通过管路连接的第一三通电磁阀和第二三通电磁阀，所述混气室通过第四三通连接第一三通电磁阀。
9.优选的，所述第二零气通路包括通过管路依次连通的第一三通、第一质量流量控制器、第二三通，所述第二三通与第一三通电磁阀连接。
10.优选的，还包括废气通路，所述混气室通过第四三通与废气通路连接。
11.优选的，所述环境空气通路连接排气通路的第二三通电磁阀，所述环境空气通路上设置有纳分管，所述第二三通电磁阀与纳分管连接。
12.优选的，所述零气发生器与在线稀释以及高碳分析仪和低碳分析仪连接的管路上设置有膜式干燥器，所述氢气发生器与高碳分析仪和低碳分析仪连接的管路上设置有干燥管。
13.本实用新型的有益效果：
14.(1)使用氢气作为载气，采用气体发生器作为气源，与氦气作载气相比，不必更换钢瓶，减少更换钢瓶造成的数据缺失等问题；
15.(2)热解析管采用非超低温制冷(
‑
10℃)，体积小，能耗低，吸附填料稳定性高、重现性好，使用寿命长，可重复使用30000次；
16.(3)色谱柱温控系统控制精准，减少因控温问题造成的保留时间重复性差的问题，保留时间的24h漂移小于5s；
17.(4)c2
‑
c12组分实现fid检测(非ms检测)，信噪比高、检出限低，降低运行成本，fid作为检测器进行定量分析，无需考虑检测器信号衰减(ms检测器长时间运行存在信号衰减)的问题；
18.(5)测量周期为30min，缩短测量时间；
19.(6)可采用外标法进行定量(因ms检测器存在信号衰减问题，需采用内标法定量)，定量准确，操作简单，维护成本低；
20.(7)拓展应用功能，可实现在线稀释、校准等功能。
附图说明
21.图1为本实用新型在线配气系统采样阶段的原理图；
22.图2为本实用新型在线配气系统热脱附和进样阶段的原理图。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施
例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，不能理解为对本实用新型具体保护范围的限定。
24.实施例
25.如图1、2所示，本实施例的环境空气挥发性有机物pams57在线监测系统包括零气发生器、氢气发生器、在线稀释仪、低碳分析仪和高碳分析仪，所述零气发生器通过管路一路和在线稀释仪连接，另一路分别和低碳分析仪、高碳分析仪连接，所述氢气发生器通过管路分别和低碳分析仪、高碳分析仪连接，所述在线稀释仪包括两路零气通路、标气通路、混气室1、排气通路、环境空气通路，所述第一零气通路与标气通路并联连接混气室1，混气室1连接排气通路，所述第二零气通路连接排气通路，所述环境空气通路连接排气通路，所述排气通路分别连接低碳分析仪和高碳分析仪。所述零气和标气分别通过第一零气通路和标气通路进入混气室1混合后输出设定浓度的气体，并从排气通路排出，从而实现标气的在线稀释，所述环境空气进入环境空气通路从排气通路排出。所述第二零气通路连接排气通路，零气直接从第二零气通路进入排气通路，可直接实现零气的测量。
26.作为本实施例的一个优选实施方式，所述低碳分析仪包括四个质量流量控制器、一个氢火焰离子化检测器、一个色谱柱、一个六通阀、一个三通气动阀、一个热解析管、一个采样泵、一个载气截止阀200，所述零气发生器通过管路分别连接第一质量流量控制器21、六通阀27、热解析管29，所述第一质量流量控制器21通过管路连接第一氢火焰离子化检测器25，所述零气发生器与第一六通阀27连接的管路上设置有第一三通气动阀28，所述第一热解析管29连接第一六通阀27，所述氢气发生器通过管路分别连接第二质量流量控制器22、第三质量流量控制器23，所述第二质量流量控制器22通过管路连接第一氢火焰离子化检测器25，所述第一色谱柱26通过管路分别与第一氢火焰离子化检测器25、第一六通阀27连接，所述第三质量流量控制器23通过管路和第一六通阀27连接，所述排气通路依次连接第一六通阀27、第四质量流量控制器24、第一采样泵20，所述载气截止阀200设置在第三质量流量控制器23和第一六通阀27连通的管路上。
27.所述高碳分析仪包括四个质量流量控制器、一个氢火焰离子化检测器、一个色谱柱、一个六通阀、一个三通气动阀、一个热解析管、一个采样泵，所述零气发生器通过管路分别连接第五质量流量控制器31、第二六通阀37、第二热解析管39，所述第五质量流量控制器31通过管路连接第二氢火焰离子化检测器35，所述零气发生器与第二六通阀37连接的管路上设置有第二三通气动阀38，所述第二热解析管39连接第二六通阀37，所述氢气发生器通过管路分别连接第六质量流量控制器32、第七质量流量控制器33，所述第六质量流量控制器32通过管路连接第二氢火焰离子化检测器35，所述第二色谱柱36通过管路分别与第二氢火焰离子化检测器35、第二六通阀37连接，所述第七质量流量控制器33通过管路和第二六通阀37连接，所述排气通路依次连接第二六通阀37、第八质量流量控制器34、第二采样泵30。
28.作为本实施例的一个优选实施方式，为了实现标气的稀释以及采样，所述在线稀释仪的第一零气通路包括通过管路依次连通的第一三通2、第九质量流量控制器3、第二三通4、第三三通5。所述标气通路包括通过管路依次连接的第十质量流量控制器6和变径两通7，所述变径两通7与第三三通5连接，所述混气室1也与第三三通5连接。所述排气通路包括依次通过管路连接的第一三通电磁阀8和第二三通电磁阀9，所述混气室5通过第四三通10
连接第一三通电磁阀8。当在线稀释仪需要输出不同浓度的标气时，标气和零气分别进入标气通路和第一零气通路，标气经过第十质量流量控制器6、变径两通7、第三三通5进入混气室1，零气经过第一三通2、第一质量流量控制器3、第二三通4、第三三通5进入混气室1，在混气室1内标气被稀释到设定浓度并输送进第四三通10，并进入排气通路，依次经过第一三通电磁阀8和第二三通电磁阀9排出在线稀释仪。配气时，第一三通电磁阀8的a、r端连通，第二三通电磁阀9的a、p端连通。
29.作为本实施例的一个优选实施方式，为了实现环境空气采样，所述在线稀释仪的环境空气通路连接排气通路的第二三通电磁阀9。所述环境空气通路上设置有纳分管11。当需要测量环境空气时，环境空气经过纳分管的干燥后经第二三通电磁阀9排出在线稀释仪并进入高碳分析仪和低碳分析仪。
30.本实施例的在线监测系统工作过程分为采样阶段、热托付阶段和进样阶段三个阶段。
31.1、采样阶段：
32.第一三通气动阀28和第二三通气动阀38处于通电工作状态；第一六通阀27和第二六通阀37处于采样状态(0)：其中，1和6连通，2和3连通，4和5连通；载气截止阀处于断电状态。
33.参照图1，采样时，氢气由氢气发生器产生之后，一路经第二质量流量控制器22、第六质量流量控制器32设定到氢火焰离子化检测器使用的流量分别进入第一氢火焰离子化检测器25和第二氢火焰离子化检测器35，一路经第三质量流量控制器23、第七质量流量控制器33，再经第一六通阀27的2
‑
3端、第二六通阀37的2
‑
3端分别进入到第一色谱柱26、第二色谱柱36再到第一氢火焰离子化检测器25和第二氢火焰离子化检测器35。
34.开启第一采样泵20和第二采样泵30，标气或环境空气需经过第一六通阀27的4
‑
5端以及第二六通阀37的4
‑
5端进入第一热解析管29和第二热解析管39，此时热脱附未开始工作，第一热解析管29处于低温状态(
‑
10℃)，第二热解析管39处于常温状态，环境空气或标气中的pams57组分会被捕集到第一热解析管29和第二热解析管39中，然后剩余环境空气或标气在第一采样泵20和第二采样泵30的动力下，经过第一六通阀27的1
‑
6端以及第二六通阀37的1
‑
6端排出高碳分析仪和低碳分析仪。
35.2、热脱附阶段：
36.第一三通气动阀28和第二三通气动阀38处于断电工作状态；第一六通阀27和第二六通阀37处于采样状态(1):1和2连通，3和4连通，5和6连通；载气截止阀处于通电状态。
37.参照图2，低碳分析仪中的氢气到色谱柱的气路被截断，热脱附开始，第一热解析管29和第二热解析管39处于加热工作状态，第一热解析管29和第二热解析管39中被捕集的组分开始被释放出来。环境空气或者标气在第一采样泵20和第二采样泵30的作用下，依次经过第一六通阀的5
‑
6端、第二六通阀的5
‑
6端，第四质量流量控制器24、第八质量流量控制器34排出高碳分析仪和低碳分析仪。
38.3、进样阶段：
39.第一三通气动阀28和第二三通气动阀38处于断电工作状态；第一六通阀27和第二六通阀37处于采样状态(1):1和2连通，3和4连通，5和6连通；载气截止阀处于断电状态。
40.参照图2，氢气由氢气发生器产生之后，一路经第二质量流量控制器22、第六质量
流量控制器32设定到氢火焰离子化检测器使用的流量分别进入第一氢火焰离子化检测器25和第二氢火焰离子化检测器35，另一路经第三质量流量控制器23、第七质量流量控制器33，再经第一六通阀27的3
‑
4端、第二六通阀37的3
‑
4端分别进入到第一热解析管29和第二热解析管39，释放出来的组分在氢气载气的推动下经第一六通阀27的1
‑
2端、第二六通阀37的1
‑
2端到第一色谱柱26、第二色谱柱36，分离完成后，进入第一氢火焰离子化检测器25和第二氢火焰离子化检测器35分别进行检测。环境空气或者标气依然在第一采样泵20和第二采样泵30的作用下，依次经过第一六通阀的5
‑
6端、第二六通阀的5
‑
6端，第四质量流量控制器24、第八质量流量控制器34排出高碳分析仪和低碳分析仪。
41.作为本实施例的一个优选实施方式，所述第二零气通路包括通过管路依次连通的第一三通2、第九质量流量控制器3、第二三通4，所述第二三通4与第一三通电磁阀8连接。还包括废气通路，所述混气室1通过第四三通10与废气通路连接。当需要测量零气时，第一三通电磁阀8的a、p端连通，第二三通电磁阀9的a、p端连通，零气依次经过第一三通2、第一质量流量控制器3、第二三通4、第一三通电磁阀8、第二三通电磁阀9排出。与此同时，还可以进行混气室1的清洗，零气依次经过第一三通2、第一质量流量控制器3、第二三通4、第三三通5进入混气室1，并从废气通路排出。
42.作为本实施例的一个优选实施方式，所述环境空气通路连接排气通路的第二三通电磁阀9，所述环境空气通路上设置有纳分管11，所述第二三通电磁阀9与纳分管11连接。
43.作为本实施例的一个优选实施方式，所述零气发生器与在线稀释仪以及高碳分析仪和低碳分析仪连接的管路上设置有膜式干燥器12，所述氢气发生器与高碳分析仪和低碳分析仪连接的管路上设置有干燥管13。