基于多级切割的大气颗粒物分析系统和方法与流程

本发明涉及颗粒物检测，特别涉及基于多级切割的大气颗粒物分析系统和方法。

背景技术：

1、

2、大气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒物状物质的总称。各种颗粒状物质均匀地分散在空气中构成一个相对稳定的悬浮体系，即气溶胶体系，也称为大气气溶胶。大气颗粒物的化学成分包括无机物、有机物和有生命物质，其中有机物包括挥发性有机物(voc)、多环芳烃(pahs)等。含有机物的大气颗粒物粒径一般都比较小，多数在0.1～10微米范围中。

3、颗粒物中有机物总量浓度的测量已有较多产品，比如气溶胶oc/ec分析仪，可对颗粒物中的有机碳总量进行在线测量。气溶胶质谱仪，可对气溶胶进行质谱谱图扫描，从而分析其中有机组分含量，仅能够给出颗粒物中少数类别的有机物含量。

4、目前热脱附气溶胶在线气相测量系统(tag系统)可对颗粒物中的有机物组分进行在线分析，但也有较多问题与不足，例如采样滤膜不可更换；已有有机物富集方法对于高挥发性有机组分效率不高。

5、专利cn106290688a中，描述了一种颗粒物有机组分测量系统，通过一个滤膜收集器采集颗粒物，并加热脱附吹扫至低温冷阱捕集，捕集完成后，进行升温脱附，最后在气相色谱中进行分析。但颗粒物粒径范围在0.1～100微米之间，成分极其复杂，仅使用切割器去除大粒径颗粒物，再用滤膜采集细颗粒物，无法准确获得大气样品中的各粒径范围的有机物成分。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于多级切割的大气颗粒物分析系统。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、基于多级切割的大气颗粒物分析系统，包括气体分离装置和分析装置；所述基于多级切割的大气颗粒物分析系统还包括颗粒物分离装置，所述颗粒物分离装置包括：

4、多个分离单元，所述分离单元包括腔体、滤膜、加热模块和支架，所述分离单元的上壁具有多个通孔，下壁具有开口，所述滤膜设置在所述通孔和开口之间，并被所述支架支撑；所述加热模块用于加热所述滤膜；多个分离单元串联设置，相邻二级分离单元中，下一级分离单元上壁的通孔处于上一级分离单元下壁的开口处，在沿着样气的行进方向上，各级分离单元上壁通孔的直径逐渐变小；

5、第一切换模块和第二切换模块，所述第一切换模块用于使载气选择性地连通任一个分离单元的腔体，第二切换模块用于使气体分离装置选择性地连通任一个分离单元的腔体。

6、本发明的目的还在于提供了燃煤锅炉炉膛气体的取样方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

7、根据本发明大气颗粒物分析系统的大气颗粒物分析方法，所述大气颗粒物分析方法包括以下步骤：

8、(a1)大气样气进入颗粒物分离装置内，依次穿过各级分离单元，在每一级分离单元内，样气穿过上壁的通孔，流速变大，粒径较大的颗粒物被滤膜截留，粒径较小的颗粒物绕过所述滤膜，进入下一级分离单元；

9、沿着样气流动方向，各级分离单元内滤膜上截留的颗粒物粒径逐渐变小；

10、(a2)加热滤膜，被滤膜截留的颗粒物上的有机物脱附；

11、(a3)第一切换模块和第二切换模块切换，载气进入选择的分离单元内，携带脱附的有机物进入气体分离装置；

12、(a4)有机物中各成分在气体分离装置内分离，并进入分析装置；

13、(a5)分析装置输出所述各成分的含量。

14、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

15、1.精确获得不同粒径颗粒物；

16、采用串联的多级分离单元(切割器)，将颗粒物分为自大到小的多级粒径范围，可精确采集不同粒径范围颗粒物，从而最终实现颗粒物成分的分析；

17、利用每一级分离单元中上壁通孔和滤膜的组合，使得穿过通孔的粒径较大的颗粒物撞击滤膜而被截留，粒径较小的颗粒物绕过滤膜，从出口排出，进入下一级分离单元，通过设置通孔的孔径去调整滤膜截留的颗粒物的粒径；

18、2.准确获得不同粒径颗粒物有机物含量；

19、利用颗粒物分离装置准确地分离出多种不同粒径的颗粒物，通过后续脱附、富集、色谱分离及分析(如质谱分析)，准确地获得不同粒径颗粒物中有机物含量；

20、3.维护方便；

21、颗粒物分离装置采用层叠的多层分离单元，这些分离单元相互独立、可拆卸，方便维护。

技术特征：

1.基于多级切割的大气颗粒物分析系统，所述基于多级切割的大气颗粒物分析系统包括气体分离装置和分析装置；其特征在于，所述基于多级切割的大气颗粒物分析系统还包括颗粒物分离装置，所述颗粒物分离装置包括：

2.根据权利要求1所述的基于多级切割的大气颗粒物分析系统，其特征在于，所述基于多级切割的大气颗粒物分析系统还包括：

3.根据权利要求2所述的基于多级切割的大气颗粒物分析系统，其特征在于，所述预处理装置包括活性炭管和干燥管。

4.根据权利要求1所述的基于多级切割的大气颗粒物分析系统，其特征在于，在所述分离单元内，上壁的通孔在滤膜所处平面上的投影完全落在滤膜范围内。

5.根据权利要求1所述的基于多级切割的大气颗粒物分析系统，其特征在于，所述上壁的通孔分布在圆形区域，所述滤膜是圆形。

6.根据权利要求1所述的基于多级切割的大气颗粒物分析系统，其特征在于，所述气体分离装置包括：

7.根据权利要求1所述的基于多级切割的大气颗粒物分析系统，其特征在于，所述分析装置是质谱分析仪。

8.根据权利要求1所述的基于多级切割的大气颗粒物分析系统，其特征在于，所述第一切换模块和第二切换模块分别是多通道选向阀。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的大气颗粒物分析系统的大气颗粒物分析方法，所述大气颗粒物分析方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的大气颗粒物分析方法，其特征在于，所述大气颗粒物分析方法还包括处于步骤(a1)之前的步骤(a0)：

技术总结
本发明提供了基于多级切割的大气颗粒物分析系统和方法，所述基于多级切割的大气颗粒物分析系统包括气体分离装置、分析装置和颗粒物分离装置，颗粒物分离装置包括：分离单元包括腔体、滤膜、加热模块和支架，腔体的上壁具有多个通孔，下壁具有开口，滤膜设置在所述通孔和开口之间，并被支架支撑；加热模块用于加热滤膜；多个分离单元串联设置，相邻二级分离单元中，下一级分离单元上壁的通孔处于上一级分离单元下壁的开口处，在沿着样气的行进方向上，各级分离单元上壁通孔的直径逐渐变小；第一切换模块用于使载气选择性地连通任一个分离单元的腔体，第二切换模块用于使气体分离装置选择性地连通任一个分离单元的腔体。本发明具有工作可靠性好等优点。

技术研发人员：朱颖杰,祝家健,陈志强,刘巍
受保护的技术使用者：浙江双谱科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14