[发明专利]一种具有颗粒物多种化学成分同时校准功能的校准仪

说明书

一种具有颗粒物多种化学成分同时校准功能的校准仪，它包括溶液瓶(1)，高精度供液装置(2)、雾化装置(3)、悬浮管(4)、旋流管(5)、流量控制器(6)、加热模块(7)，干燥器(8)和颗粒物粒径选择器(9)；其中：高精度供液装置(2)为雾化装置(3)提供精确的流量控制，产生的颗粒物进入悬浮管(4)后完成均匀、降湿、升温等过程，悬浮管(4)周围切向设置的多个旋流管(5)确保进入悬浮管内的干燥气流为旋转状态，由流量控制器(6)对进气进行精确控制。颗粒物通过干燥器(8)和颗粒物粒径选择器(9)后，可以产生特定浓度和特定粒径的颗粒物用于后续的校准。本发明可用于颗粒物中多种化学成分同时校准，能够极大地提高校准效率、验证谱图干扰矫正算法、评估不同仪器的原理性差异。

技术领域

本发明属于环境空气分析和校准领域，具体涉及一种具有颗粒物多种化学成分同时校准功能的校准仪。

背景技术

随着国家颗粒物组分网的陆续建设，针对颗粒物中化学成分的监测已经日益受到了重视，例如OC/EC，无机元素、水溶性阴阳离子、半挥发性有机物等等。但是目前这类仪器，大多数仅仅能够单独地针对检测模块进行校准，而无法进行全系统的校准。以无机元素在线监测仪为例，其原理是通过颗粒物切割器选择需要测定粒径的颗粒物，然后富集于滤膜上，同时记录采样体积(m³)。然后使用X射线荧光对颗粒物中含有的无机元素进行分析，可以计算得到富集颗粒物中各种元素的质量(pg-mg)，然后结合记录的采样体积，进一步计算得到环境空气中颗粒物中各种无机元素的质量浓度(pg/m³-mg/m³)。但是目前的无机元素在线分析仪，仅能针对XRF监测模块进行校准，尚无法联同采样部分、富集部分以及检测部分进行整体的校准。同样，针对水溶性阴阳离子在线监测系统，富集过程还包括了颗粒物的洗脱环节，目前也仅仅针对检测部分进行校准，但校准使用的是标液，与实际检测的情况存在较大差异，往往导致监测数据存在较大的误差和浓度倒挂问题。

此外，目前针对颗粒物化学成分的标准物质，尚无以悬浮颗粒物形态存在的混合标物。例如针对无机元素在线监测仪，往往需要检测的元素可能超过30种，一般每种元素是使用的标准物质均是单一元素的标准膜片，无法实现超过5种以上元素的混标，并且每种元素浓度一般不能低于1μg，还要求各种元素之间的浓度要比较接近，否则加工的误差会比较大。而一般每种元素的校准，至少需要测定4个浓度，每个标准物质的测定至少需要300s，有些则需要测定1200s。那么完成全部30种元素的校准，至少需要连续测定10小时以上，并且每个标准物质均需要进行人工的更换，无法实现自动更换，这对于操作人员是巨大的工作量。而且现有标准样品的成本高昂，往往配齐30种元素标物的价格总额在几十万元以上，并且规格尺寸不具有通用性，各种仪器之间无法通用，浓度精度偏差仅能保证＜5％，对仪器的校准而言通用性和精度并不理想。

另外，目前常规的基于XRF技术的无机元素在线监测仪的检出限，针对不同元素一般在pg/m³-ug/m³。而目前市面广泛使用的标准物质，最低的仅为1μg左右，针对大多数元素比实际测定的浓度要高10³-10⁵，导致采用标准物质制作的工作曲线与实际测定的浓度范围并不适用，这同样也给仪器的分析带来了较大的误差和不便。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种具有颗粒物多种化学成分同时校准功能的校准仪，能够提供浓度在fg/m³-mg/m³或者fg/min-mg/min(可扩展)含有待校准对象的干燥悬浮颗粒物，可用于颗粒物中化学成分分析的低含量多成分的同时校准，例如OC/EC、无机元素、水溶性阴阳离子、半挥发性有机物等。

本发明的另一目的在于，提供了上述校准仪的使用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：