用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置制造方法
用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，由流量計，氣泵，霧室，上固定器以及下固定器組成，所述霧室具有一個下部反應(yīng)腔和一個上部連接頸口，所述上部連接頸口具有依次相互連通的一個下部垂直段、一個中部水平段以及一個上部垂直段，所述下部垂直段垂直連接所述下部反應(yīng)腔的上部，所述上部垂直段垂直連接所述上固定器。本發(fā)明的霧室結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測，提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
【專利說明】用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大氣環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，尤其是一種可用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，該裝置也可以作為模擬912.5實驗時的顆粒物發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣中的氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚?，在陽光照射下可發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成多種二次污染物，其中的過氧化物即為二次污染物中的一類污染物。過氧化物是光化學(xué)煙霧的重要組成成分，由于其具有強(qiáng)氧化性和高水溶性，不僅在光化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用、是影響酸雨形成的重要因素，而且是導(dǎo)致？中的重要組分硫酸根(30/-)生成的主要氧化劑。因此準(zhǔn)確測定大氣中過氧化物的濃度，對于控制及消減？、酸雨和光化學(xué)污染非常重要。
[0003]通常過氧化物在大氣中的濃度非常低，一般低于1X10—9，最高可達(dá)7X10—9，同時由于過氧化物反應(yīng)活性很高，因此大氣過氧化物濃度的監(jiān)測、尤其是大氣過氧化物的采集是一項非常困難的工作，且可用于檢測的設(shè)備也十分有限。
[0004]《大氣中過氧化物監(jiān)測方法的研究及其應(yīng)用》(浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013年，繆萍萍)中對于大氣中過氧化物采樣和分析方法進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹，其中關(guān)于檢測方法的原理等進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，在此不再一一贅述，論文中的采樣技術(shù)在此引用作為參考。
[0005]本申請在該采樣技術(shù)的基礎(chǔ)上，特別對現(xiàn)有采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以實現(xiàn)對氣態(tài)過氧化物濃度更準(zhǔn)確地檢測。特別指出的是，現(xiàn)有霧液吸收裝置是由科學(xué)家(^作!"首次提出，《大氣中過氧化物監(jiān)測方法的研究及其應(yīng)用》中提供了一種改進(jìn)的類似的霧液吸收裝置，如圖1所示，其顯示的是一種現(xiàn)有霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示現(xiàn)有霧液吸收裝置通常由流量計1，氣泵2，霧室3，上固定器4以及下固定器5組成。上下固定器4、5將霧室3固定在中間。下固定器5中放有兩張孔徑為1.0 ^111的特氟龍膜以去除空氣中的空氣動力學(xué)直徑大于1.0^111的顆粒物。霧室3中裝有磷酸作為大氣過氧化物的捕集液6。上固定器4中放有一張孔徑為0.45 9 0的特氟龍膜，以防止捕集液進(jìn)入至流量計中。上固定器4出口先后連接流量計1和氣泵2。
[0006]通過氣泵2提供的動力，含有過氧化物的大氣樣品從下固定器5進(jìn)入霧室3，在霧室3中的噴氣管31的末端噴氣口周圍形成負(fù)壓，通過負(fù)壓使霧室3中的捕集液6到達(dá)噴氣管31末端的噴氣口氣流中形成霧狀捕集液，從而使經(jīng)由噴氣管31進(jìn)入霧室3中的大氣樣品中的過氧化物得以溶解于霧狀捕集液6中。該裝置可以增大從固定器5進(jìn)入到霧室3的含過氧化物的大氣樣品與捕集液6的接觸面積，使大氣樣品中的過氧化物可以盡可能完全地溶解于捕集液6中，提高了氣態(tài)過氧化物的采樣效率。形成的霧液在撞擊霧室3的器壁后回流至霧室3的捕集液6中，從而形成了對過氧化物連續(xù)的捕集。
[0007]圖1所示現(xiàn)有霧液吸收裝置存在如下缺陷，首先是通過噴氣管31形成的霧狀捕集液很容易沿著霧室3的器壁到達(dá)上固定器4，使捕集液附著到上固定器4的特氟龍膜上，惡化了特氟龍膜的透過性能，從而降低了過氧化物的采樣流量，不利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測。實際采集大氣過氧化物時，由于其在大氣中的濃度非常低，通常希望用采樣流量盡量大的采樣裝置對其采集，同時也希望霧狀捕集液的霧液的粒徑盡量小而且分散，這樣可以使過氧化物的采樣效率達(dá)到最高。而圖1中的霧室3由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，限制了采樣流量以及霧液的分散性。因此需要對現(xiàn)有霧液吸收裝置進(jìn)行改進(jìn)，以盡量增大過氧化物溶解到捕集液中的溶解度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，以減少或避免前面所提到的問題。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，由流量計，氣泵，霧室，上固定器以及下固定器組成，所述上固定器和下固定器將所述霧室固定在中間，所述上固定器的出口先后連接所述流量計和氣泵，待檢測氣體通過所述氣泵從所述下固定器下方進(jìn)入所述霧室并通過所述霧室中的噴氣管形成氣與液的霧狀捕集液，其中，所述霧室具有一個下部反應(yīng)腔和一個上部連接頸口，所述上部連接頸口具有依次相互連通的一個下部垂直段、一個中部水平段以及一個上部垂直段，所述下部垂直段垂直連接所述下部反應(yīng)腔的上部，所述上部垂直段垂直連接所述上固定器。
[0010]優(yōu)選地，所述霧室中裝有邱為7的水溶液作為捕集液。
[0011〕 優(yōu)選地，所述噴氣管從所述下部反應(yīng)腔的底部穿設(shè)到所述下部反應(yīng)腔內(nèi)，所述噴氣管的外側(cè)壁固定支撐有一個吸液管，所述吸液管的噴嘴垂直于所述噴氣管的氣流方向鄰近所述噴氣管的末端設(shè)置。
[0012]優(yōu)選地，所述噴嘴具有一個擋桿，所述擋桿豎直跨越所述噴嘴將所述噴嘴分隔為水平并排的兩半。
[0013]優(yōu)選地，所述噴氣管呈下部大上部小的椎管狀結(jié)構(gòu)，所述噴氣管的末端具有一個先縮窄后擴(kuò)張的噴氣口。
[0014]本發(fā)明通過改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測。另外，本發(fā)明還進(jìn)一步提供了優(yōu)化的捕集液成分、改進(jìn)的噴氣管和吸液管的結(jié)構(gòu)，大大提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0016]圖1顯示的是一種現(xiàn)有霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3顯示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施例的噴氣管以及吸液管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號。
[0020]如圖2所示，其顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述霧液吸收裝置屬于一種大氣環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，可用于采集大氣中的過氧化物，也可以作為模擬？實驗時的顆粒發(fā)生器。
[0021]圖示霧液吸收裝置由流量計1，氣泵2，霧室3，上固定器4以及下固定器5組成。所述上固定器4和下固定器5將霧室3固定在中間，上固定器4的出口先后連接流量計1和氣泵2，下固定器5中放有兩張孔徑為1.00 0的特氟龍膜以去除空氣中的空氣動力學(xué)直徑大于1.0 9 III的顆粒物。霧室3中裝有捕集大氣中過氧化物的捕集液6。上固定器4中也放有一張孔徑為0.45 9 0的特氟龍膜，以防止捕集液6進(jìn)入至流量計1中。含有過氧化物的大氣樣品通過氣泵2從下固定器5下方進(jìn)入霧室3并通過霧室3中的噴氣管31形成氣與液的霧狀捕集液。
[0022]關(guān)于霧液吸收裝置的工作原理及過程可以參照【背景技術(shù)】部分引用的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行理解，本發(fā)明主要涉及的是對現(xiàn)有霧液吸收裝置進(jìn)行改進(jìn)，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員基于該現(xiàn)有技術(shù)能夠很容易理解本發(fā)明，在此不再一一贅述。尤其地，正如【背景技術(shù)】部分所述，現(xiàn)有霧液吸收裝置由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題惡化了特氟龍膜的透過性能，從而降低了過氧化物的采樣流量；另外，由于大氣中的過氧化物濃度相對較低，需要想辦法對現(xiàn)有霧液吸收裝置進(jìn)行改進(jìn)，以增大大氣樣品中的過氧化物的溶解度，提高大氣中過氧化物濃度的檢測靈敏度。
[0023]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)方案的霧液吸收裝置，其通過改進(jìn)霧室及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，調(diào)整霧狀捕集液的形態(tài)，增大氣體與捕集液6的接觸面積，以此方式增大過氧化物氣體的溶解度。
[0024]具體來說，本發(fā)明首先對霧室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，如圖2所示，改進(jìn)的霧室3具有一個下部反應(yīng)腔32和一個上部連接頸口 33，所述上部連接頸口 33具有依次相互連通的一個下部垂直段331、一個中部水平段332以及一個上部垂直段333，下部垂直段331垂直連接下部反應(yīng)腔32的上部，上部垂直段333垂直連接上固定器4。
[0025]圖2中改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)，相較于圖1現(xiàn)有技術(shù)來說，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)的上部連接頸口 33，使得霧室3中的噴氣管31形成的霧狀捕集液不會如圖1所示的那樣可以沿著霧室3的器壁達(dá)到上固定器4，即霧狀捕集液中的水最多可以到達(dá)中部水平段332，卻很難沿著中部水平段332進(jìn)一步向上進(jìn)入上部垂直段333，因此本發(fā)明上述改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器4的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器4的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測，提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
[0026]進(jìn)一步的，為提高待測氣體的檢測靈敏度，以排除干擾，發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于待檢測氣體中的％02在小于5的液相中能夠迅速氧化302，同時又由于有機(jī)過氧化物在堿性條件下易分解，因此對捕集液進(jìn)行了篩選研究，結(jié)果表明對于11202來說，邱為7和8的水去除302的效果較好，而對于有機(jī)過氧化物來說，為7的水去除302的效果較好。因此，在一個具體實施例中，優(yōu)選邱為7的水溶液作為最佳捕集液，即霧室3中裝有邱為7的水溶液作為捕集液6。
[0027]進(jìn)一步的，如圖2所示，噴氣管31從下部反應(yīng)腔32的底部穿設(shè)到下部反應(yīng)腔32內(nèi)，噴氣管31的外側(cè)壁固定支撐有一個吸液管34，吸液管34的噴嘴341垂直于噴氣管31的氣流方向鄰近所述噴氣管31的末端設(shè)置。這種結(jié)構(gòu)的好處是可以將噴氣管31和吸液管34并排設(shè)計為一體，噴氣管31的末端和吸液管34的末端位置相對固定，不至于由于裝配誤差而使得二者間距過大或者過小，影響霧狀捕集液的形態(tài)。
[0028]為調(diào)整霧狀捕集液的形態(tài)，增大待測氣體與捕集液6的接觸面積提高氣體的溶解度，本發(fā)明進(jìn)一步對霧室的噴氣管31以及吸液管34的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，如圖3所示，其顯示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施例的噴氣管以及吸液管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖，在改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，吸液管34末端的噴嘴341具有一個擋桿3411，所述擋桿3411豎直跨越噴嘴341將所述噴嘴341分隔為水平并排的兩半。當(dāng)捕集液6在負(fù)壓作用下從噴嘴341噴出時，由于擋桿3411的作用，將噴出的捕集液6打散成水平散開的兩部分，不至于像現(xiàn)有技術(shù)那樣直接沖擊到氣流中去。這樣的好處是水平散開的捕集液6可以從氣流的兩側(cè)同時通過負(fù)壓吸附到氣流的邊緣，由于氣流的邊緣處于非常活躍的紊流狀態(tài)，很容易將捕集液6通過空氣動力直接霧化，大大增加了氣體與捕集液6的接觸面積，增大了待測氣體的溶解度，提高大氣中過氧化物濃度的檢測靈敏度。
[0029]需要指出的是，擋桿3411必需豎直布置而不能隨意布置，因為只有豎直布置才能將捕集液6打散成水平散開的兩部分，這樣才能從氣流的兩側(cè)同時受到空氣動力的作用，也就是本發(fā)明改進(jìn)的吸液管34可以充分利用氣流的兩側(cè)的空氣動力作用，而不是像現(xiàn)有技術(shù)那樣直接沖入氣流?，F(xiàn)有技術(shù)直接將捕集液6沖入氣流的方案，只能將捕集液6以很窄的范圍噴射至霧室3的器壁上，很容易使捕集液6沿著器壁聚集到上固定器4的特氟龍膜上。而本發(fā)明改進(jìn)結(jié)構(gòu)的吸液管34通過擋桿3411將捕集液6的擴(kuò)散角度增大，削弱了捕集液6的垂直動能，增大了捕集液6的水平動能，從而降低了捕集液6向上噴射的距離，使其不易于大量到達(dá)器壁的上端，同時水平動能的增大提高了捕集液的擴(kuò)散范圍，增加了氣液混合的接觸面積。
[0030]進(jìn)一步的，在吸液管34改進(jìn)的基礎(chǔ)上，由于捕集液6在擋桿3411的作用下增大了擴(kuò)散角度，但是由于噴氣管31的氣流范圍并未改變，可能出現(xiàn)的情況是，捕集液6被打散成水平散開的兩部分之后，這兩部分捕集液6與氣流兩側(cè)的距離如果太遠(yuǎn)，則氣流邊緣的負(fù)壓不足以將捕集液6吸附到氣流的邊緣，有可能導(dǎo)致操作失敗。
[0031]為解決這種可能出現(xiàn)的狀況，在另一個優(yōu)選實施例中，如圖3所示，本發(fā)明對噴氣管31的結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了適應(yīng)性的改進(jìn)，即改進(jìn)的噴氣管31呈下部大上部小的椎管狀結(jié)構(gòu)，噴氣管31的末端具有一個先縮窄后擴(kuò)張的噴氣口 311。顯然的，擴(kuò)張狀態(tài)的噴氣口 311擴(kuò)大了氣流的擴(kuò)散角度，從而使得打散成水平散開的兩部分的捕集液6可以有機(jī)會盡量與氣流兩側(cè)接近，降低了操作失敗的可能性，提高了設(shè)備的可靠性。
[0032]特別的，由于噴氣管31的改進(jìn)是適應(yīng)吸液管34的改進(jìn)而提出的，二者存在關(guān)聯(lián)性，本領(lǐng)域技術(shù)人員并不能從任何現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過簡單的疊加獲得噴氣管31適應(yīng)吸液管34改進(jìn)的技術(shù)啟示，因而本實施例關(guān)于噴氣管31以及吸液管34的改進(jìn)并非簡單的組合發(fā)明，二者相互關(guān)聯(lián)所獲得的技術(shù)效果并非簡單的疊加，而是獲得了出人意料的技術(shù)效果的。
[0033]例如，噴氣管31的改進(jìn)目的是為了擴(kuò)大氣流的擴(kuò)散角度，以適應(yīng)液體的擴(kuò)散角度的擴(kuò)大，而不是簡單的增加氣流速度。并且，本發(fā)明在噴氣管31的末端，先縮窄后擴(kuò)張，使得氣流在最后階段受到劇烈的干擾，從而在氣流的邊緣形成劇烈的紊流，更加有利于將吸附到氣流兩側(cè)邊緣的捕集液6打散，大大增加了氣體與捕集液6的接觸面積，增大了待測氣體的溶解度，提高大氣中過氧化物濃度的檢測靈敏度。
[0034]綜上所述，本發(fā)明通過改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測。另外，本發(fā)明還進(jìn)一步提供了優(yōu)化的捕集液成分、改進(jìn)的噴氣管和吸液管的結(jié)構(gòu)，大大提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個實施例的方式進(jìn)行描述的，但是并非每個實施例僅包含一個獨立的技術(shù)方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體加以理解，并將各實施例中所涉及的技術(shù)方案看作是可以相互組合成不同實施例的方式來理解本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，由流量計(1)，氣泵(2)，霧室(3)，上固定器(4)以及下固定器(5)組成，所述上固定器(4)和下固定器(5)將所述霧室(3)固定在中間，所述上固定器(4)的出口先后連接所述流量計(I)和氣泵(2)，待檢測氣體通過所述氣泵(2)從所述下固定器(5)下方進(jìn)入所述霧室(3)并通過所述霧室(3)中的噴氣管(31)形成氣與液的霧狀捕集液，其特征在于，所述霧室(3)具有一個下部反應(yīng)腔(32)和一個上部連接頸口(33)，所述上部連接頸口(33)具有依次相互連通的一個下部垂直段(331)、一個中部水平段(332)以及一個上部垂直段(333)，所述下部垂直段(331)垂直連接所述下部反應(yīng)腔(32)的上部，所述上部垂直段(333)垂直連接所述上固定器(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述霧室(3)中裝有pH為7的水溶液作為捕集液(6)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述噴氣管(31)從所述下部反應(yīng)腔(32)的底部穿設(shè)到所述下部反應(yīng)腔(32)內(nèi)，所述噴氣管(31)的外側(cè)壁固定支撐有一個吸液管(34)，所述吸液管(34)末端的噴嘴(341)垂直于所述噴氣管(31)的氣流方向鄰近所述噴氣管(31)的末端設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述噴嘴(341)具有一個擋桿(3411)，所述擋桿(3411)豎直跨越所述噴嘴(341)將所述噴嘴(341)分隔為水平并排的兩半。
5.如權(quán)利要求4所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述噴氣管(31)呈下部大上部小的椎管狀結(jié)構(gòu)，所述噴氣管(31)的末端具有一個先縮窄后擴(kuò)張的噴氣口(311)。
【文檔編號】G01N1/22GK104359723SQ201410670866
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】陳炫, 張新民, 任巖軍, 胡君, 韓鋒, 劉炳森, 楊加贏, 雪梅 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，由流量計，氣泵，霧室，上固定器以及下固定器組成，所述霧室具有一個下部反應(yīng)腔和一個上部連接頸口，所述上部連接頸口具有依次相互連通的一個下部垂直段、一個中部水平段以及一個上部垂直段，所述下部垂直段垂直連接所述下部反應(yīng)腔的上部，所述上部垂直段垂直連接所述上固定器。本發(fā)明的霧室結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測，提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
【專利說明】用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大氣環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，尤其是一種可用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，該裝置也可以作為模擬912.5實驗時的顆粒物發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣中的氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚?，在陽光照射下可發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成多種二次污染物，其中的過氧化物即為二次污染物中的一類污染物。過氧化物是光化學(xué)煙霧的重要組成成分，由于其具有強(qiáng)氧化性和高水溶性，不僅在光化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用、是影響酸雨形成的重要因素，而且是導(dǎo)致？中的重要組分硫酸根(30/-)生成的主要氧化劑。因此準(zhǔn)確測定大氣中過氧化物的濃度，對于控制及消減？、酸雨和光化學(xué)污染非常重要。
[0003]通常過氧化物在大氣中的濃度非常低，一般低于1X10—9，最高可達(dá)7X10—9，同時由于過氧化物反應(yīng)活性很高，因此大氣過氧化物濃度的監(jiān)測、尤其是大氣過氧化物的采集是一項非常困難的工作，且可用于檢測的設(shè)備也十分有限。
[0004]《大氣中過氧化物監(jiān)測方法的研究及其應(yīng)用》(浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013年，繆萍萍)中對于大氣中過氧化物采樣和分析方法進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹，其中關(guān)于檢測方法的原理等進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，在此不再一一贅述，論文中的采樣技術(shù)在此引用作為參考。
[0005]本申請在該采樣技術(shù)的基礎(chǔ)上，特別對現(xiàn)有采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以實現(xiàn)對氣態(tài)過氧化物濃度更準(zhǔn)確地檢測。特別指出的是，現(xiàn)有霧液吸收裝置是由科學(xué)家(^作!"首次提出，《大氣中過氧化物監(jiān)測方法的研究及其應(yīng)用》中提供了一種改進(jìn)的類似的霧液吸收裝置，如圖1所示，其顯示的是一種現(xiàn)有霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示現(xiàn)有霧液吸收裝置通常由流量計1，氣泵2，霧室3，上固定器4以及下固定器5組成。上下固定器4、5將霧室3固定在中間。下固定器5中放有兩張孔徑為1.0 ^111的特氟龍膜以去除空氣中的空氣動力學(xué)直徑大于1.0^111的顆粒物。霧室3中裝有磷酸作為大氣過氧化物的捕集液6。上固定器4中放有一張孔徑為0.45 9 0的特氟龍膜，以防止捕集液進(jìn)入至流量計中。上固定器4出口先后連接流量計1和氣泵2。
[0006]通過氣泵2提供的動力，含有過氧化物的大氣樣品從下固定器5進(jìn)入霧室3，在霧室3中的噴氣管31的末端噴氣口周圍形成負(fù)壓，通過負(fù)壓使霧室3中的捕集液6到達(dá)噴氣管31末端的噴氣口氣流中形成霧狀捕集液，從而使經(jīng)由噴氣管31進(jìn)入霧室3中的大氣樣品中的過氧化物得以溶解于霧狀捕集液6中。該裝置可以增大從固定器5進(jìn)入到霧室3的含過氧化物的大氣樣品與捕集液6的接觸面積，使大氣樣品中的過氧化物可以盡可能完全地溶解于捕集液6中，提高了氣態(tài)過氧化物的采樣效率。形成的霧液在撞擊霧室3的器壁后回流至霧室3的捕集液6中，從而形成了對過氧化物連續(xù)的捕集。
[0007]圖1所示現(xiàn)有霧液吸收裝置存在如下缺陷，首先是通過噴氣管31形成的霧狀捕集液很容易沿著霧室3的器壁到達(dá)上固定器4，使捕集液附著到上固定器4的特氟龍膜上，惡化了特氟龍膜的透過性能，從而降低了過氧化物的采樣流量，不利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測。實際采集大氣過氧化物時，由于其在大氣中的濃度非常低，通常希望用采樣流量盡量大的采樣裝置對其采集，同時也希望霧狀捕集液的霧液的粒徑盡量小而且分散，這樣可以使過氧化物的采樣效率達(dá)到最高。而圖1中的霧室3由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，限制了采樣流量以及霧液的分散性。因此需要對現(xiàn)有霧液吸收裝置進(jìn)行改進(jìn)，以盡量增大過氧化物溶解到捕集液中的溶解度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，以減少或避免前面所提到的問題。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，由流量計，氣泵，霧室，上固定器以及下固定器組成，所述上固定器和下固定器將所述霧室固定在中間，所述上固定器的出口先后連接所述流量計和氣泵，待檢測氣體通過所述氣泵從所述下固定器下方進(jìn)入所述霧室并通過所述霧室中的噴氣管形成氣與液的霧狀捕集液，其中，所述霧室具有一個下部反應(yīng)腔和一個上部連接頸口，所述上部連接頸口具有依次相互連通的一個下部垂直段、一個中部水平段以及一個上部垂直段，所述下部垂直段垂直連接所述下部反應(yīng)腔的上部，所述上部垂直段垂直連接所述上固定器。
[0010]優(yōu)選地，所述霧室中裝有邱為7的水溶液作為捕集液。
[0011〕 優(yōu)選地，所述噴氣管從所述下部反應(yīng)腔的底部穿設(shè)到所述下部反應(yīng)腔內(nèi)，所述噴氣管的外側(cè)壁固定支撐有一個吸液管，所述吸液管的噴嘴垂直于所述噴氣管的氣流方向鄰近所述噴氣管的末端設(shè)置。
[0012]優(yōu)選地，所述噴嘴具有一個擋桿，所述擋桿豎直跨越所述噴嘴將所述噴嘴分隔為水平并排的兩半。
[0013]優(yōu)選地，所述噴氣管呈下部大上部小的椎管狀結(jié)構(gòu)，所述噴氣管的末端具有一個先縮窄后擴(kuò)張的噴氣口。
[0014]本發(fā)明通過改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測。另外，本發(fā)明還進(jìn)一步提供了優(yōu)化的捕集液成分、改進(jìn)的噴氣管和吸液管的結(jié)構(gòu)，大大提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0016]圖1顯示的是一種現(xiàn)有霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3顯示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施例的噴氣管以及吸液管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號。
[0020]如圖2所示，其顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述霧液吸收裝置屬于一種大氣環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，可用于采集大氣中的過氧化物，也可以作為模擬？實驗時的顆粒發(fā)生器。
[0021]圖示霧液吸收裝置由流量計1，氣泵2，霧室3，上固定器4以及下固定器5組成。所述上固定器4和下固定器5將霧室3固定在中間，上固定器4的出口先后連接流量計1和氣泵2，下固定器5中放有兩張孔徑為1.00 0的特氟龍膜以去除空氣中的空氣動力學(xué)直徑大于1.0 9 III的顆粒物。霧室3中裝有捕集大氣中過氧化物的捕集液6。上固定器4中也放有一張孔徑為0.45 9 0的特氟龍膜，以防止捕集液6進(jìn)入至流量計1中。含有過氧化物的大氣樣品通過氣泵2從下固定器5下方進(jìn)入霧室3并通過霧室3中的噴氣管31形成氣與液的霧狀捕集液。
[0022]關(guān)于霧液吸收裝置的工作原理及過程可以參照【背景技術(shù)】部分引用的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行理解，本發(fā)明主要涉及的是對現(xiàn)有霧液吸收裝置進(jìn)行改進(jìn)，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員基于該現(xiàn)有技術(shù)能夠很容易理解本發(fā)明，在此不再一一贅述。尤其地，正如【背景技術(shù)】部分所述，現(xiàn)有霧液吸收裝置由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題惡化了特氟龍膜的透過性能，從而降低了過氧化物的采樣流量；另外，由于大氣中的過氧化物濃度相對較低，需要想辦法對現(xiàn)有霧液吸收裝置進(jìn)行改進(jìn)，以增大大氣樣品中的過氧化物的溶解度，提高大氣中過氧化物濃度的檢測靈敏度。
[0023]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)方案的霧液吸收裝置，其通過改進(jìn)霧室及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，調(diào)整霧狀捕集液的形態(tài)，增大氣體與捕集液6的接觸面積，以此方式增大過氧化物氣體的溶解度。
[0024]具體來說，本發(fā)明首先對霧室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，如圖2所示，改進(jìn)的霧室3具有一個下部反應(yīng)腔32和一個上部連接頸口 33，所述上部連接頸口 33具有依次相互連通的一個下部垂直段331、一個中部水平段332以及一個上部垂直段333，下部垂直段331垂直連接下部反應(yīng)腔32的上部，上部垂直段333垂直連接上固定器4。
[0025]圖2中改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)，相較于圖1現(xiàn)有技術(shù)來說，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)的上部連接頸口 33，使得霧室3中的噴氣管31形成的霧狀捕集液不會如圖1所示的那樣可以沿著霧室3的器壁達(dá)到上固定器4，即霧狀捕集液中的水最多可以到達(dá)中部水平段332，卻很難沿著中部水平段332進(jìn)一步向上進(jìn)入上部垂直段333，因此本發(fā)明上述改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器4的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器4的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測，提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
[0026]進(jìn)一步的，為提高待測氣體的檢測靈敏度，以排除干擾，發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于待檢測氣體中的％02在小于5的液相中能夠迅速氧化302，同時又由于有機(jī)過氧化物在堿性條件下易分解，因此對捕集液進(jìn)行了篩選研究，結(jié)果表明對于11202來說，邱為7和8的水去除302的效果較好，而對于有機(jī)過氧化物來說，為7的水去除302的效果較好。因此，在一個具體實施例中，優(yōu)選邱為7的水溶液作為最佳捕集液，即霧室3中裝有邱為7的水溶液作為捕集液6。
[0027]進(jìn)一步的，如圖2所示，噴氣管31從下部反應(yīng)腔32的底部穿設(shè)到下部反應(yīng)腔32內(nèi)，噴氣管31的外側(cè)壁固定支撐有一個吸液管34，吸液管34的噴嘴341垂直于噴氣管31的氣流方向鄰近所述噴氣管31的末端設(shè)置。這種結(jié)構(gòu)的好處是可以將噴氣管31和吸液管34并排設(shè)計為一體，噴氣管31的末端和吸液管34的末端位置相對固定，不至于由于裝配誤差而使得二者間距過大或者過小，影響霧狀捕集液的形態(tài)。
[0028]為調(diào)整霧狀捕集液的形態(tài)，增大待測氣體與捕集液6的接觸面積提高氣體的溶解度，本發(fā)明進(jìn)一步對霧室的噴氣管31以及吸液管34的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，如圖3所示，其顯示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施例的噴氣管以及吸液管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖，在改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，吸液管34末端的噴嘴341具有一個擋桿3411，所述擋桿3411豎直跨越噴嘴341將所述噴嘴341分隔為水平并排的兩半。當(dāng)捕集液6在負(fù)壓作用下從噴嘴341噴出時，由于擋桿3411的作用，將噴出的捕集液6打散成水平散開的兩部分，不至于像現(xiàn)有技術(shù)那樣直接沖擊到氣流中去。這樣的好處是水平散開的捕集液6可以從氣流的兩側(cè)同時通過負(fù)壓吸附到氣流的邊緣，由于氣流的邊緣處于非常活躍的紊流狀態(tài)，很容易將捕集液6通過空氣動力直接霧化，大大增加了氣體與捕集液6的接觸面積，增大了待測氣體的溶解度，提高大氣中過氧化物濃度的檢測靈敏度。
[0029]需要指出的是，擋桿3411必需豎直布置而不能隨意布置，因為只有豎直布置才能將捕集液6打散成水平散開的兩部分，這樣才能從氣流的兩側(cè)同時受到空氣動力的作用，也就是本發(fā)明改進(jìn)的吸液管34可以充分利用氣流的兩側(cè)的空氣動力作用，而不是像現(xiàn)有技術(shù)那樣直接沖入氣流?，F(xiàn)有技術(shù)直接將捕集液6沖入氣流的方案，只能將捕集液6以很窄的范圍噴射至霧室3的器壁上，很容易使捕集液6沿著器壁聚集到上固定器4的特氟龍膜上。而本發(fā)明改進(jìn)結(jié)構(gòu)的吸液管34通過擋桿3411將捕集液6的擴(kuò)散角度增大，削弱了捕集液6的垂直動能，增大了捕集液6的水平動能，從而降低了捕集液6向上噴射的距離，使其不易于大量到達(dá)器壁的上端，同時水平動能的增大提高了捕集液的擴(kuò)散范圍，增加了氣液混合的接觸面積。
[0030]進(jìn)一步的，在吸液管34改進(jìn)的基礎(chǔ)上，由于捕集液6在擋桿3411的作用下增大了擴(kuò)散角度，但是由于噴氣管31的氣流范圍并未改變，可能出現(xiàn)的情況是，捕集液6被打散成水平散開的兩部分之后，這兩部分捕集液6與氣流兩側(cè)的距離如果太遠(yuǎn)，則氣流邊緣的負(fù)壓不足以將捕集液6吸附到氣流的邊緣，有可能導(dǎo)致操作失敗。
[0031]為解決這種可能出現(xiàn)的狀況，在另一個優(yōu)選實施例中，如圖3所示，本發(fā)明對噴氣管31的結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了適應(yīng)性的改進(jìn)，即改進(jìn)的噴氣管31呈下部大上部小的椎管狀結(jié)構(gòu)，噴氣管31的末端具有一個先縮窄后擴(kuò)張的噴氣口 311。顯然的，擴(kuò)張狀態(tài)的噴氣口 311擴(kuò)大了氣流的擴(kuò)散角度，從而使得打散成水平散開的兩部分的捕集液6可以有機(jī)會盡量與氣流兩側(cè)接近，降低了操作失敗的可能性，提高了設(shè)備的可靠性。
[0032]特別的，由于噴氣管31的改進(jìn)是適應(yīng)吸液管34的改進(jìn)而提出的，二者存在關(guān)聯(lián)性，本領(lǐng)域技術(shù)人員并不能從任何現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過簡單的疊加獲得噴氣管31適應(yīng)吸液管34改進(jìn)的技術(shù)啟示，因而本實施例關(guān)于噴氣管31以及吸液管34的改進(jìn)并非簡單的組合發(fā)明，二者相互關(guān)聯(lián)所獲得的技術(shù)效果并非簡單的疊加，而是獲得了出人意料的技術(shù)效果的。
[0033]例如，噴氣管31的改進(jìn)目的是為了擴(kuò)大氣流的擴(kuò)散角度，以適應(yīng)液體的擴(kuò)散角度的擴(kuò)大，而不是簡單的增加氣流速度。并且，本發(fā)明在噴氣管31的末端，先縮窄后擴(kuò)張，使得氣流在最后階段受到劇烈的干擾，從而在氣流的邊緣形成劇烈的紊流，更加有利于將吸附到氣流兩側(cè)邊緣的捕集液6打散，大大增加了氣體與捕集液6的接觸面積，增大了待測氣體的溶解度，提高大氣中過氧化物濃度的檢測靈敏度。
[0034]綜上所述，本發(fā)明通過改進(jìn)的霧室結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)有霧液吸收裝置捕集液聚集到上固定器的特氟龍膜上的缺陷，從而保證了上固定器的特氟龍膜具備持續(xù)的透過性能，有利于低濃度氣態(tài)過氧化物的監(jiān)測。另外，本發(fā)明還進(jìn)一步提供了優(yōu)化的捕集液成分、改進(jìn)的噴氣管和吸液管的結(jié)構(gòu)，大大提高了過氧化物在捕集液中的溶解度，有利于降低過氧化物的檢測下限，提高了檢測的靈敏度。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個實施例的方式進(jìn)行描述的，但是并非每個實施例僅包含一個獨立的技術(shù)方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體加以理解，并將各實施例中所涉及的技術(shù)方案看作是可以相互組合成不同實施例的方式來理解本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于采集大氣中過氧化物的霧液吸收裝置，由流量計(1)，氣泵(2)，霧室(3)，上固定器(4)以及下固定器(5)組成，所述上固定器(4)和下固定器(5)將所述霧室(3)固定在中間，所述上固定器(4)的出口先后連接所述流量計(I)和氣泵(2)，待檢測氣體通過所述氣泵(2)從所述下固定器(5)下方進(jìn)入所述霧室(3)并通過所述霧室(3)中的噴氣管(31)形成氣與液的霧狀捕集液，其特征在于，所述霧室(3)具有一個下部反應(yīng)腔(32)和一個上部連接頸口(33)，所述上部連接頸口(33)具有依次相互連通的一個下部垂直段(331)、一個中部水平段(332)以及一個上部垂直段(333)，所述下部垂直段(331)垂直連接所述下部反應(yīng)腔(32)的上部，所述上部垂直段(333)垂直連接所述上固定器(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述霧室(3)中裝有pH為7的水溶液作為捕集液(6)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述噴氣管(31)從所述下部反應(yīng)腔(32)的底部穿設(shè)到所述下部反應(yīng)腔(32)內(nèi)，所述噴氣管(31)的外側(cè)壁固定支撐有一個吸液管(34)，所述吸液管(34)末端的噴嘴(341)垂直于所述噴氣管(31)的氣流方向鄰近所述噴氣管(31)的末端設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述噴嘴(341)具有一個擋桿(3411)，所述擋桿(3411)豎直跨越所述噴嘴(341)將所述噴嘴(341)分隔為水平并排的兩半。
5.如權(quán)利要求4所述的霧液吸收裝置，其特征在于，所述噴氣管(31)呈下部大上部小的椎管狀結(jié)構(gòu)，所述噴氣管(31)的末端具有一個先縮窄后擴(kuò)張的噴氣口(311)。
【文檔編號】G01N1/22GK104359723SQ201410670866
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】陳炫, 張新民, 任巖軍, 胡君, 韓鋒, 劉炳森, 楊加贏, 雪梅 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院
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