[发明专利]一种气溶胶除湿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气溶胶除湿装置，特别是关于一种用于气溶胶采集和分析监测仪器的气溶胶除湿装置。

背景技术

人们赖以生存的环境大气，实际上是一个由各种固体或者液体微粒均匀存在地分散在空气中形成的气溶胶体系。大气中的气溶胶不仅能够直接影响到达地面的太阳辐射，参与大气中其他组分的非均相化学反应，同时它还可以作为云的凝结核，间接影响大气环境。当大气中的颗粒物通过呼吸道进入人体后，还会直接危害人体的健康。大气中的气溶胶粒径分布广泛，不同粒径范围的颗粒物的化学组成、物理特征以及来源等都各具差异。因此对气溶胶的研究以及现场监测，尤其是了解颗粒物在大气中的质量浓度，一直以来都是大气环境保护和控制工作中的一个不可缺少的内容。国内外的空气质量标准中也有明确的关于TSP(总悬浮颗粒物，粒径小于100um颗粒物)、PM10(粒径小于10um颗粒物)和PM2.5(粒径小于2.5um颗粒物)等的质量浓度的限值。

目前，针对大气中气溶胶的采集以及质量浓度分析，最常用的方法就是膜采样(颗粒物采样)结合重量分析方法。颗粒物采样的原理是在采样泵的动力带动作用下，样品空气进入采样头和切割器，得到含有需要采集粒径段颗粒物的空气，通过传输管后进入装有采样过滤膜的颗粒物收集部分，颗粒物与空气气流分离，气体穿过采样膜，而颗粒物则富集在膜上被采集下来并进行在线或者离线的分析。在采样膜后是流量测定或者控制单元，来测定采样的体积，最后是适合的采样泵使得整个采样系统在预测的流速下进行工作。气溶胶质量浓度监测仪器是利用采样膜法收集大气中的气溶胶后，通过测量和计算不同时间段中采样膜的质量差等，来直接或间接获得该时间段内大气中颗粒物的质量浓度。这种方法由于具有不少优点而被广泛地应用。但是，通过多年来的监测实践发现：这些仪器存在着一个很大的缺点，即对空气的湿度变化十分敏感，在使用过程中甚至经常有负值的情况出现，造成了测量结果的不准确和实验的误差。因此，为了降低由于湿度变化所带来的影响，目前市场上绝大多数空气中颗粒物质量浓度监测仪(如微振荡天平法、β射线法等颗粒物自动监测仪)在使用中大多采用对进气管进行恒温加热以及使用非(或低)亲水性的过滤膜进行样品的采集，以减少空气湿度波动带来的采样结果的偏移。但是这样带来的是采样时的温度高于实际大气的温度，导致了一部分不稳定的挥发和半挥发性物质的损失，反而对于含有高浓度的这些组分的颗粒物的测量更加不准确了，而且使得除湿的效果也不明显。因此，近年来，有不少的研究者致力于对这方面的仪器研究和改进，产生了不少新的方法和措施，例如：SES(Sample Equilibration System采样平衡系统)采用Nafion膜(渗透膜)干燥管技术——利用Nafion膜的两侧的水汽浓度差产生的分压差作为驱动势，使空气中的水汽从高浓度的一侧扩散传质到低浓度的一侧，来较快地降低并平衡采样气路中气体的湿度，从而不需要恒温加热，测量的结果也能更加准确地反应真实大气颗粒物的情况。但是，即使是这种方法也不能将样品空气的湿度控制在精确、恒定的水平，湿度的波动仍然会对颗粒物的质量浓度水平产生影响。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种采样过程中能降低空气湿度变化对测量结果的干扰，并且获得更为真实和准确的大气气溶胶质量浓度数据的气溶胶除湿装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种气溶胶除湿装置，其特征在于：它包括一冷凝器、一制冷器和一蠕动泵，所述冷凝器、制冷器和蠕动泵之间通过若干管路形成循环回路；所述冷凝器包括一垂直设置的采样气体传输管，所述采样气体传输管外部套设一冷凝管，所述采样气体传输管与所述冷凝管之间留有环形间隙；所述冷凝管的上、下两端分别设置有上接头和下接头，所述上、下接头将所述采样气体传输管和冷凝管之间的环形间隙密封，并将二者固定为一体；所述上接头的一侧轴向设置有一出水小孔，所述下接头上与所述出水小孔位置相对的一侧设置有一入水小孔，所述入水小孔和出水小孔通过所述管路分别连接所述制冷器和蠕动泵；所述采样气体传输管的下端出口连接一双向接头的一端，所述双向接头的另一端连接一现有空气颗粒物自动监测仪器的采样气体加热部件；所述加热部件上部的所述双向接头内设置有一不锈钢环形加厚密封垫圈，所述双向接头内垂直设置有一与所述密封垫圈过盈配合的冷凝气体采集管，所述冷凝气体采集管连通所述采样气体传输管和加热部件；所述密封垫圈上方的所述双向接头侧面径向设置有一凝结水排出口。

所述冷凝管为一环形圆柱体有机玻璃管，且其上、下两端设置有外螺纹。