[发明专利]高效雾化捕集采样器

说明书

技术领域

本发明属于大气污染物采集技术领域，尤其涉及一种高效雾化捕集采样器，采集对象包含挥发性、半挥发性有机气体和大气颗粒物，主要用来采集大气醛酮污染物样品。

背景技术

目前，国际上普遍采用EPA TO-11A方法检测醛酮污染物的大气浓度，但该方法中使用硅胶管采样存在以下缺陷：⑴硅胶采样管中载体硅胶本身是高分子量醛酮污染物的重要来源；⑵空气中氧化剂(如O₃)能够降解采样管中的DNPH及其衍生物而影响定量分析，且采样过程中空气中的异戊二烯和O₃也可在硅胶载体表面发生反应生成甲醛而影响定量；⑶硅胶管采样流量小（一般≤2L/min）、采样时间长（≥120min），DNPH硅胶采样管制作极其繁琐，且其在保存过程中容易受到外界环境污染。其它采样方法，如玻璃吸附管及采样罐等多用于采集C₅以上高分子量醛酮，但样品采集后稳定性差；低温冷阱装置虽然具有高采样效率（≥90%），然其最佳采样流量只有0.2L/min且采样效率随着采样流量的增加而下降，野外操作和样品低温储存（≤–18℃）与运输等都不容易达到；环蚀-滤膜系统可以达到较高的采样流量（4–10L/min）和采样效率（82–97%），但局限于采集气/固态共存的半挥发性高分子量醛酮。可见，现有针对醛酮污染物的采样方法均有其自身局限性，难以满足科学研究的深层次要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效雾化捕集采样器，实现了采样无污染无干扰、采样流量高、采样流量稳定、采样时间短、采样效率高、样品提取便捷且成本低、方便野外及室内操作。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：高效雾化捕集采样器，主要由储液室、雾化捕集室和气雾分离室三部分组成，它们分别位于采样器下部、中部和上部且同中心轴线，储液室与雾化捕集室直接相连通，雾化捕集室顶与气雾分离室底以蛇形连通管相连通；气雾分离室顶部有出气管与外界环境空气相连通，连通处为出气口；气雾分离室内壁固定有圆盘形薄层微孔砂板；蛇形连通管位于气雾分离室底部且紧贴雾化捕集室顶部外壁，其上连通口位于气雾分离室底部中心，上连通口处置有Tedlar阻尼球，下连通口伸入雾化捕集室内紧贴取样管；雾化捕集室顶部内壁设置有取样管和取样口瓶盖；储液室内设雾化器，雾化器由气流管和液流管组成，气流管外壁以连接支架与液流管外壁相连接；雾化器喷口包括气流管顶部的气流喷口与液流管顶部的液流喷口，均位于储液室顶与雾化捕集室底连通处的中心轴线上且液流喷口高出气流喷口；气流管下部的进气口穿透储液室底部中心与外界环境空气相通，液流管下部的进液口位于储液室底。

该采样器使用玻璃质惰性材料制作。

玻璃质惰性材料是钢化玻璃。

储液室、雾化捕集室、气雾分离室为圆柱体形。

针对现有大气环境中醛酮污染物样品采集工作存在的问题，发明人设计了本发明高效雾化捕集采样器，它主要由储液室、雾化捕集室和气雾分离室三部分组成。其中，储液室用来盛装吸收液，雾化捕集室将吸收液转化成粒径具有气溶胶尺寸特征的细雾，气雾分离室则防止细雾溢出采样器。当环境空气被动地进入雾化捕集采样器后，盛装在储液室内的物理吸收试液能够有效地溶解吸收污染物或化学吸收试液能与污染物发生快速化学反应而固定污染物，迅速转化成极其微小的细雾。由于该细雾具有足够大的气-液界面之间交换的接触表面积（≥8500cm²），因而能够与空气中的污染物高效地混合均匀，有效地提升了污染物从气态向液态的转化效率，使得环境空气中的污染物能够被高效地吸收和捕集。采完样后的环境空气先由蛇形连通管进入气雾分离室内，然后经由阻尼球和微孔砂板通过，最后从采样器顶部出气口流出。本发明采样器由玻璃质惰性材料制作，对所采集样品无污染无干扰，采样流量范围大（1–50L/min）且流量稳定，高的采样流量不仅能缩短采样时间，也利于观测大气浓度的短期波动与暴露水平、利于采集含量极低的半挥发性高分子量的多羰基醛酮，而且短的采样时间（5min）能有效地降低和排除环境空气中氧化剂O₃干扰大气样品采集；采样效率高（≥85%）；外界环境因子的变化不会影响采样；而且，采样成本低，样品提取便捷，方便野外及室内操作。

附图说明

图1是本发明高效雾化捕集采样器的结构示意图。