[发明专利]一种可气固分离的大气污染物采集装置

说明书

本发明属于大气气溶胶采集技术领域，具体为一种可气固分离的大气污染物采集装置。本装置包括：溶蚀器，气溶胶吸湿长大腔，加热炉，气溶胶碰撞收集器；工作流程为：原始大气进入溶蚀器，吸收大气中的有关气体，而颗粒物不受影响；然后进入气溶胶吸湿长大腔；加热炉提供饱和蒸气压水蒸气进入气溶胶吸湿长大腔，在气溶胶吸湿长大腔内饱和蒸气压水蒸气与大气样品结合，使大气中气溶胶粒子吸收过饱和蒸汽后粒径增大，并在冷凝作用下形成气溶胶液滴，液滴在惯性力作用下在气溶胶碰撞收集器中发生碰撞；最终被收集。本装置收集效率高，并可与自动进样、连续分析设备联用，方便后续完成在线连续分析。

技术领域

本发明属于大气气溶胶采集技术领域，具体为可气固分离的大气污染物采集装置。

背景技术

大气气溶胶是指均匀分散于大气中的固体微粒和液体微粒所构成的稳定混合体系。它们能作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸收体和散射体，并扮演着平衡海陆生态系统、调节环境因子和促进养分循环的重要角色，同时又是地球化学循环的重要组成部分，也为大气多相反应提供了重要的反应介质是大气的重要组成部分。大气气溶胶粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、传输距离远，因而对人体健康和大气环境质量不容忽视。

近年来，受大气气溶胶的影响, 直接或间接地导致了居民就诊率急剧上升及易感人群过早死亡。尤其是雾霾气溶胶粒子携带的有毒有害化学成分，严重影响危及人群健康，引起全社会的高度关注。已经有大量流行病学证据表明，大气气溶胶有急性与慢性健康效应。高浓度气溶胶暴露会增加患急性呼吸道疾病与心脑血管疾病的风险，同时可能诱发肺癌、COPD（慢性阻塞型肺炎）、心脑血管疾病等慢性疾病，影响人体免疫系统、神经系统等。

作为当前科学研究的热点和重点，目前国内外对于大气气溶胶的物化特征分析依然是通过人工膜采样的方式后送入实验室进行离线分析为主。这种采样-分析方法有较多显著的缺点：（1）膜采样的前处理与采样过程会消耗大量的人力成本，且实验员在实验过程中会由于各种不可抗拒因素导致采样膜缺失；（2）采样膜在冷冻储存过程中，随着外界环境条件的变化会或多或少使膜表面的大气气溶胶总质量产生损失，其物化组分也会发生改变，尤其是氧化活性物种会发生瞬灭；（3）在离线分析的过程中由于人员操作、系统误差等因素导致样品损失，以上均会产生一定的结果误差，与实际观测结果不符。

为填补上述技术空白，本发明研制一种饱和蒸气压条件下可气-固分离的大气气溶胶连续采集装置，可以实现在线连续大气气溶胶采样阶段，其所具备的溶蚀器使气相和固相大气气溶胶分离，并使固相大气颗粒物在饱和蒸气压条件下单独进入液相环境。该装置在保证数据质控的前提下，可与自动进样装置、连续分析装置联用，使得日后在线人工智能化大气气溶胶采样、分析的实现成为可能，并可广泛应用于环境监测及健康风险评估当中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可气固分离的大气污染物采集装置。

本发明提供的在可气固分离的大气污染物采集装置，其结构参见图1所示，包括：

溶蚀器，其为双层圆柱体结构，由电机驱动而不停转动，圆柱体内侧覆盖有一层薄薄的液膜，主要用来吸收可溶性的气体物质；在溶蚀器下端设有吸收液入口和吸收液出口，吸收液从吸收液入口进入溶蚀器吸收可溶性气体成分后从吸收液出口流出后被收集；这里，根据需要采集的气体成分而选择与之对应的吸收液，从而可以采集特定的气体成分；而气体中的颗粒物则不受影响。

气溶胶吸湿长大腔，其主体结构为圆柱体不锈钢管，用于气溶胶吸湿长大；气溶胶吸湿长大腔的前端处设有气溶胶入口；溶胶吸湿长大腔的前后两端外侧分别设置有冷凝管，用于对进入气溶胶吸湿长大腔中的水蒸气进行冷凝，多余的蒸汽冷凝水从蒸汽冷凝水出口排出；气溶胶吸湿长大腔的进口与溶蚀器的出口连接；

加热炉，其通过蒸汽喷嘴与气溶胶吸湿长大腔的前端进口处连通，用于向气溶胶吸湿长大腔6提供饱和蒸汽；