[发明专利]管式无泵型采样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种采样器，具体为一种管式无泵型采样器。

背景技术

目前测定空气中苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯等的含量普遍使用的一种仪器是主动式采样器，即有泵式采样器，通过抽气动力采集溶媒中气态或蒸汽态污染物，其优点是：可以准确的测定一定体积的空气中化学物质的含量；其缺点是：不适合于连续长时间(8h)的采样；需要抽气泵作为抽气动力，需要消耗一定的电源；体积大，携带不方便。

正是由于主动采样器的一些缺点的存在，使得人们需要研制一种新型的采样仪器来克服以上的缺点，而这种新型的采样器要求具有不需要动力、简便易携带、可以长时间采样(8h)、操作简便的特点，被动式采样恰恰符合了这样的一种趋势，它基于分子扩散原理或渗透原理采集溶媒中气态或蒸汽态污染物的一种采样方法，这种采样器具有体积小、质量轻、操作简便、易维护和安全可靠的特点。

其基本原理是根据费克扩散定律，物质分子在空气中沿着浓度梯度而运动，即由高浓度向低浓度扩散，其质量传递速度与物质的浓度梯度、分子扩散系数及扩散层的截面积成正比，与扩散层的长度成反比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、质量轻、操作简便、易维护和安全可靠的管式无泵型采样器。

为了更好的实现本发明目的，本发明人对管式无泵型采样器进行了认真研究：

研究方法(以苯乙烯为例)如下：

(1)仪器和试剂：岛津2010气相色谱仪，微量注射器，气体采样器，管式无泵型采样器，风速计，温湿度计，二硫化碳(分析纯，中国成都科龙化工试剂厂)，苯乙烯(色谱纯，美国New Jersey公司)。

(2)气柜中气体的配制：配气柜为毒理学气体染毒柜，成分为聚乙烯塑料，形状为柱状的结构，柱高1.5m，直径1.0m，容积为1.2m³。在配气柜中加入一定量的苯乙烯液体，加热挥发完全后，在配气柜中形成一定浓度的苯乙烯气体，分别于1、2、4、6、8h取出100ml气体进行测定，根据气体浓度标准曲线计算1、2、4、6、8h时气柜中气体平均浓度分别为196.5、203.2、198.6、205.2、195.3mg/m³，结果表明气柜中苯乙烯气体浓度随着时间的延长没有变化。

(3)采样器的性能评价：在配气柜中配制一定浓度的气体之后，将采样器从密封袋中取出，将扩散层部分伸出外壳暴露于空气，放入配气柜中，记录温度、湿度、风速等环境条件，暴露一段时间后，收回采样器，将吸附层部分缩进外壳中密封固定，放入密封袋中保存，并记录采样时间，样品送到实验室分析。

(4)苯乙烯的测定：采样后，打开采样器后盖，将活性炭倒入10ml带塞试管中，加2ml的二硫化碳，30℃超声解吸30min，取解吸液1μl气相色谱进行分析。

1、扩散层厚度及扩散层面积的确定

设计被动式采样器测定空气中苯乙烯的含量，就要求知道苯乙烯的相关指数，即苯乙烯的扩散系数(D)：7.01cm²/s，以及扩散层的面积的计算公式(A＝扩散孔数×单孔面积)，还有扩散层的厚度(L)。因此，在具体设计的时候，D、L使其满足以下要求：理论采样流量＝DA/L≥25ml/s，即：要求A/L的比值≥3.57，在设计采样器的时候，我们只要确定了厚度或者面积，就可以确定另外一个因素，两者适当调整比例达到最佳。

在配器柜中配制大约200mg/m³的标准气体，放入6个采样器和6个扩散面积减半的采样器，采样4个小时后取出，按照上述研究方法测定，结果正常的采样器吸附的物质质量为3.22mg，扩散面积减半的采样器吸附的物质质量为1.67mg，说明了扩散层的面积在决定采样器的吸附能力方面有较大作用，因此在设计的时候要注意保证扩散层的面积可以满足被动式采样器的采样流量的要求。

最终确定扩散管厚度为0.15cm，扩散孔的数量为100个，单孔直径为0.1cm。

2、吸附剂的选择

理想的固体吸附剂应该具有良好的机械强度、稳定的理化性质、足够强的吸附能力、容易解吸和价格较低特点。固体吸附剂的吸附作用，一种是物理性吸附，靠分子间的作用力，但是吸附性较弱，易在物理因素下，使吸附的分子解吸。另一种是化学吸附，靠的是化学的亲合力作用，吸附性较强，不易在物理因素的作用下解吸。常用的吸附剂主要有活性碳、硅胶和高分子多孔微球等，这些物质不仅具有大的外表面，而且还有更大的内表面。