[发明专利]一种大气气溶胶细粒子及气态前体物的采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气气溶胶细粒子质量浓度和化学成分以及气态前体物的采集装置，特别涉及一种采集气态前体物的扩散管。

背景技术

近年来，关于大气气溶胶细粒子质量浓度及其化学成分，以及大气中碱性气体NH₃和酸性气体H₂SO₄、HNO₃、HONO和HCl的采集装置已经有了极大的改进，比如李力争在1992年扩散管技术在大气采样中的应用（分析化学，20(2):226-236）中详细描述了圆形扩散管、环形扩散管的制作及其在大气采样中的应用。C Perrino等在2001年发表的Monitoring acidic air pollutants near Rome by means of diffusion lines: development of a specific quality control procedure（Atmospheric Environment，35(2):331-341）中认为环形扩散管-层叠膜是非常有效的同时采集气态和颗粒态污染物的方法。环形扩散管-层叠膜法是以质量流量控制器来控制采样流速，在恒定流速下，气团首先流经两个串联的扩散管，除去大气中碱性气体NH₃和酸性气体H₂SO₄、HNO₃、HONO和HCl，然后依次流经特氟龙膜、尼龙膜和浸渍纤维膜，分别采集颗粒物、颗粒物分解产生的HNO₃和NH₃。扩散管和层叠膜采样时沿垂直方向放置，来减少颗粒物重力沉降的影响。该方法有效地解决了大气中气溶胶细粒子及气态前体物的采集问题，但还存在不足之处：1、大气进气口没有作相关的切割处理，将所有的气溶胶和气体全部通入环形管，而不同粒径的气溶胶粒子在同一流速下的扩散系数不同，因此不能保证环形管所采集完全为气体；2、环形管涂层时在外环形表面也有涂层，这将影响环形管实际采集效率的计算；3、所用环形管在连续采样期间需整根进行更换。此外，该方法目前还没有简便实用的成品采集装置。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供的一种大气气溶胶细粒子和气态前体物的采集装置，在大气进气口设置了锐切气旋分离器过滤大粒子，将环形扩散管内管设置为可抽插式，减少了采样误差，简化了采样过程，提高了采集效率。

技术方案：一种大气气溶胶细粒子和气态前体物的采集装置，它包括前期过滤装置、气体收集装置、气溶胶收集装置、流量控制装置和动力装置五个部分；前期过滤装置为一个锐切气旋分离器；气体收集装置为两个串联的环形扩散管：采集碱性气体环形扩散管和采集酸性气体环形扩散管；气溶胶收集装置为一个气溶胶撞击器；流量控制装置为一个流量控制器；动力装置为一个抽气泵；各装置间用连接管顺序连接；

所述环形扩散管由玻璃材质制成，包括外管和内管：内管为可抽插式，为两端封闭的玻璃管，头部成锥形状，尾部通过活塞与外管磨砂连接，活塞外侧设有把手；内管分为出气段、采样段和进气段，出气段和进气段作光滑处理，采样段作磨砂处理；外管头部设有锥形进气口，出气口位于内管出气段相对的外管管壁上。

所述气溶胶撞击器包括第一层撞击器、第二层撞击器和第三层撞击器，第一层撞击器和第三层撞击器为流线型锥体结构，三层撞击器之间通过螺纹固定连接，并使用O型胶圈密封，每层撞击器都设有采集板，采集板上均匀分布喷口，气体从第一层撞击器进入，从第三层撞击器流出。

有益效果：（1）本发明装置在大气进气口设置了锐切气旋分离器，可以将大气中较大粒径的气溶胶粒子从样品中过滤掉，以防止大粒子在采集过程中影响采集结果。

（2）本发明装置的环形扩散管内管为可抽插式，使用时只需将内管采样部分进行涂层收集气体，且在连续采样时只需更换内管即可。与传统环形扩散管相比，减少了涂层时外管非采样部分也被涂层造成的误差。传统环形扩散管在连续采样期间需要整根更换环形扩散管，即需将气体采集装置整个取下，不便于长时间大量采样。环形扩散管内管中气体层流和湍流相互转换的过渡区作光滑处理，避免气溶胶颗粒物在湍流环境下的惯性作用吸附在采样区对测量结果造成误差。

（3）本发明装置结构简单，制造成本低，采集精度高，气体收集和气溶胶收集装置可以拆开使用，还可以加到其它观测仪器中，并且不受观测场地及观测环境的限制。

附图说明

图1为采集装置的结构示意图；

图2为环形扩散管结构示意图；