一種移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種移動式吸附濃縮——熱脫附裝置，該裝置包括控制系統(tǒng)、氣路部分以及由加熱模塊、制冷模塊和移動機(jī)構(gòu)組成的移動冷阱；所述的加熱模塊包括連接溫度控制器且其上設(shè)置有溫度傳感器和加熱槽的加熱塊，所述加熱槽的兩側(cè)分別鑲嵌加熱棒；所述的制冷模塊包括一級、六級半導(dǎo)體制冷片；所述的移動機(jī)構(gòu)包括加熱/制冷腔體、設(shè)置在所述加熱/制冷腔體內(nèi)的加熱模塊與制冷模塊之間的加熱/制冷隔離板、與所述加熱/制冷腔體的內(nèi)壁兩側(cè)構(gòu)成移動副的卡板和固定于所述卡板頂部的直線電機(jī)。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是：解決了制冷片長時間過熱容易損壞的問題，有效增加了氣體吸附和富集的效率，與現(xiàn)有技術(shù)相比，縮短了吸附、解析時間，降低了成本，提高了濃縮效率。
【專利說明】一種移動式低溫吸附濃縮一一熱脫附裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種大氣環(huán)境樣品前處理設(shè)備，更具體的說，本實(shí)用新型涉及一種用于大氣環(huán)境樣品前處理設(shè)備的移動式吸附濃縮一熱脫附裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，石油化工、制藥和橡膠制造等行業(yè)均屬于典型的惡臭氣體排放行業(yè)，而惡臭污染在世界七大公害中居于第二位。
[0003]目前，已知的惡臭氣體大約4500種，由于其成分復(fù)雜，且含量僅占十億分之幾甚至更低，故直接檢測比較困難，需要進(jìn)行樣品前處理?，F(xiàn)有的前處理方式大多采用冷阱濃縮一熱脫附的方法，即利用采樣管內(nèi)固體吸附劑在低溫下吸附樣品的特性來達(dá)到濃縮富集的目的，再通過高溫下吸附劑對待測組分保留性能降低的特性利用載氣將待測組分運(yùn)送至相關(guān)儀器進(jìn)行分析測定。
[0004]前述采用冷阱濃縮一熱脫附進(jìn)行前處理的裝置，大多以液氧、液氮或干冰等冷凍劑制造其低溫環(huán)境，這種方式的缺點(diǎn)是耗時長，成本高；還有些前處理裝置是以半導(dǎo)體制冷片制冷并在采樣管上纏繞加熱絲來產(chǎn)生高溫，這種方式的冷源與熱源交織在一起，往往二者互相牽制，無法達(dá)到良好的濃縮效果，而且半導(dǎo)體制冷片如果長時間處于高溫狀態(tài)下還會降低其壽命，導(dǎo)致裝置損壞，維護(hù)性也差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的就是解決以上現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，并為此提供一種冷源與熱源分離的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置。
[0006]本實(shí)用新型的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，包括控制系統(tǒng)、氣路部分和移動冷阱，所述的移動冷阱由加熱模塊、制冷模塊和移動機(jī)構(gòu)組成。
[0007]所述的加熱模塊包括連接溫度控制器的加熱塊，所述的加熱塊上設(shè)置有溫度傳感器和容納采樣管的加熱槽，所述加熱槽的兩側(cè)分別鑲嵌加熱棒。
[0008]所述的制冷模塊包括一級半導(dǎo)體制冷片和六級半導(dǎo)體制冷片，所述的一級半導(dǎo)體制冷片設(shè)置在所述六級半導(dǎo)體制冷片的底端并固定于熱管散熱器的臺面上。
[0009]所述的移動機(jī)構(gòu)包括加熱/制冷腔體、加熱/制冷隔離板、卡板和直線電機(jī)；所述的加熱/制冷隔離板設(shè)置在所述加熱/制冷腔體內(nèi)的加熱模塊與制冷模塊之間，所述加熱模塊中的加熱塊固定在所述加熱/制冷腔體的內(nèi)頂部，所述制冷模塊中的制冷片固定在所述加熱/制冷腔體的底部，所述的卡板與所述加熱/制冷腔體的內(nèi)壁兩側(cè)構(gòu)成移動副，所述的直線電機(jī)固定于所述卡板的頂部并驅(qū)動所述的卡板帶動采樣管沿所述加熱/制冷腔體的內(nèi)壁兩側(cè)上下移動。
[0010]所述的采樣管為內(nèi)部填充吸附劑的通用型采樣管，所述采樣管的外部設(shè)置有導(dǎo)熱銅槽；所述的加熱棒為干燒型加熱棒；所述溫度傳感器的型號為PT10;所述的直線電機(jī)為滾珠絲杠直線電機(jī)；所述的卡板選用聚四氟乙烯材料制作；所述的控制系統(tǒng)中設(shè)置有六通電磁閥和質(zhì)量流量控制計(jì)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012](I)所述移動冷阱的設(shè)置，使冷源與熱源有效隔離，從根本解決了制冷片長時間處于過熱環(huán)境容易損壞的問題；
[0013](2)所述制冷模塊與加熱模塊的隔離設(shè)置，可以有效增加制冷功能，使氣體的吸附可在_50°C以下進(jìn)行，從而大大增加氣體吸附并提高氣體的富集效率；
[0014](3)所述移動冷阱中的卡板與加熱/制冷腔體的內(nèi)壁兩側(cè)所構(gòu)成的移動副便于固定在所述卡板頂部的直線電機(jī)帶動采樣管從制冷腔到加熱腔的移動，并使制冷模塊和加熱模塊一直處于運(yùn)行狀態(tài)，從而有效縮短吸附、解析時間，減少耗時，降低成本，提高濃縮效率。
[0015](4)所述的采樣管采用其內(nèi)填充不同吸附劑的通用型，方便根據(jù)采樣需要隨時更換，適用性好，操作方便；
[0016](5)所述加熱模塊的加熱功能由加熱塊直接承擔(dān)，無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣由半導(dǎo)體制冷片施加反向電壓，從而提高升溫速率；
[0017](6)所述的控制系統(tǒng)中采用了可通過工作站軟件直接控制的六通電磁閥以及質(zhì)量流量控制計(jì)等電控設(shè)備，便于實(shí)現(xiàn)濃縮過程自動化，并提高濃縮、解析的精度及穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中移動冷阱處于制冷狀態(tài)的示意圖；
[0020]圖3是圖1中移動冷阱處于加熱狀態(tài)的示意圖；
[0021]圖4是圖2、圖3中加熱塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型更容易被清楚理解，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作以詳細(xì)說明。
[0023]參照圖1，本實(shí)用新型的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，由移動冷阱17以及通過控制線與其連接的控制系統(tǒng)和氣路部分構(gòu)成，所述的移動冷阱17包括加熱模塊、制冷模塊和移動機(jī)構(gòu)；
[0024]參照圖2、圖4并結(jié)合圖1，所述移動冷阱17中的加熱模塊包括加熱塊25，所述的加熱塊25連接所述控制系統(tǒng)的溫度控制器11，所述的加熱塊25上設(shè)置有用于采集溫度信號的溫度傳感器35以及用于容納采樣管26的加熱槽34，所述加熱槽34的兩側(cè)分別鑲嵌加熱棒33 ；
[0025]參照圖3、圖4并結(jié)合圖1，所述移動冷阱17中的制冷模塊包括一級半導(dǎo)體制冷片31和六級半導(dǎo)體制冷片30，還包括熱管散熱器和散熱風(fēng)扇(圖中未示出)；所述的一級半導(dǎo)體制冷片共有四個，它們分別設(shè)置在所述六級半導(dǎo)體制冷片的底端并固定于所述熱管散熱器的臺面上，所述的一級半導(dǎo)體制冷片31、六級半導(dǎo)體制冷片30和散熱風(fēng)扇均由控制系統(tǒng)控制；
[0026]參照圖2、圖3、圖4并結(jié)合圖1，所述移動冷阱17中的移動機(jī)構(gòu)包括加熱/制冷腔體23、加熱/制冷隔離板24、卡板22和直線電機(jī)21 ;所述的加熱/制冷隔離板24位于所述加熱/制冷腔體23內(nèi)的加熱模塊與制冷模塊之間，所述加熱模塊中的加熱塊25通過其上的彈簧墊片螺絲孔32固定在所述加熱/制冷腔體23的內(nèi)頂部，所述制冷模塊中的制冷片固定在所述加熱/制冷腔體23的底部，所述的卡板22與所述加熱/制冷腔體23的內(nèi)壁兩側(cè)構(gòu)成移動副，所述的直線電機(jī)21固定于所述卡板22的頂部并驅(qū)動所述的卡板22帶動所述的采樣管26在所述的加熱/制冷腔體23內(nèi)上下移動。
[0027]本實(shí)用新型中的控制系統(tǒng)通過控制線路與所述的加熱模塊、制冷模塊、移動機(jī)構(gòu)相連接，且控制線路中設(shè)置有I個六通電磁閥、4個電磁閥和2個質(zhì)量流量控制計(jì)等電控設(shè)備。
[0028]參照圖1，本實(shí)用新型中的氣路部分包括采樣氣路、脫附氣路和清洗氣路；
[0029]所述的采樣氣路通過管路由樣品氣接入口 20順序連接第一電磁閥19、第一除塵過濾器18和六通閥12的a 口，再通過所述六通閥12的f 口順序連接所述移動冷阱17中的采樣管26和所述六通閥12的c 口，再通過所述六通閥12的b 口順序連接第一除水過濾器10、第二除塵過濾器9、第一質(zhì)量流量控制計(jì)8、真空泵7和樣品氣排出口 6 ；
[0030]所述的脫附氣路通過管路由氣源接入口 I順序連接第二除水過濾器2、第二電磁閥3、第三除塵過濾器4、第二質(zhì)量流量控制計(jì)5和所述六通閥12的d 口，然后通過所述六通閥12的c 口順序連接所述移動冷阱17中的采樣管26和所述六通閥12的f 口，再通過所述六通閥12的e 口順序連接兩位三通電磁閥14和脫附氣排出口 15 ；
[0031]所述的清洗氣路通過管路由氣源接入口 I順序連接第二除水過濾器2、第二電磁閥3、第三除塵過濾器4、第二質(zhì)量流量控制計(jì)5和所述六通閥12的d 口，然后通過所述六通閥12的c 口順序連接所述移動冷阱17中的采樣管26和所述六通閥12的f 口，再通過所述六通閥12的e 口順序連接兩位三通電磁閥14和清洗氣排出口 13。
[0032]為了設(shè)置的方便并獲得最佳性價比，在以上技術(shù)方案中，所述的直線電機(jī)22采用滾珠絲杠直線電機(jī)，所述卡板22的材質(zhì)選用聚四氟乙烯，所述的采樣管26內(nèi)填充吸附劑且其外部設(shè)置導(dǎo)熱銅槽27，所述的加熱棒33為干燒型加熱棒，所述溫度傳感器35的型號為PTlOOo
[0033]本實(shí)用新型的使用方法如下:
[0034](I)啟動控制系統(tǒng)，使所述移動冷阱17中的加熱模塊、制冷模塊、移動機(jī)構(gòu)均處于預(yù)備工作狀態(tài)；
[0035](2)待所述加熱模塊中的加熱塊25以及所述制冷模塊中的一級半導(dǎo)體制冷片31和六級半導(dǎo)體制冷片30均達(dá)到相應(yīng)的溫度時間后，打開所述的加熱/制冷隔離板24，控制所述的直線電機(jī)21沿所述的卡板22下移并帶動所述的采樣管26移動至所述六級半導(dǎo)體制冷片30之上；
[0036](3)關(guān)閉所述的加熱/制冷隔離板24，進(jìn)行樣品采集，使樣品氣體沿管路由所述的樣氣接入口 20順序通過第一電磁閥19、第一除塵過濾器18到達(dá)六通閥12的a 口，再通過所述六通閥12的f 口到達(dá)所述移動冷阱17中的采樣管26并進(jìn)入所述六通閥12的c 口，再通過所述六通閥12的b 口順序通過第一除水過濾器10、第二除塵過濾器9、第一質(zhì)量流量控制計(jì)8、真空泵7到達(dá)所述的樣品氣排出口 6 ；
[0037](4)待采樣完畢后，打開所述的加熱/制冷隔離板24，控制所述的直線電機(jī)21沿所述的卡板22上移并帶動所述的采樣管26移動至所述加熱塊25底部使其嵌入所述的加熱槽34 ；
[0038](5)關(guān)閉所述的加熱/制冷隔離板24，進(jìn)行樣品脫附，使氮?dú)庋毓苈酚蓺庠慈肟?I順序通過第二除水過濾器2、第二電磁閥3、第三除塵過濾器4、第二質(zhì)量流量控制計(jì)5到達(dá)所述六通閥12的d 口，再由所述六通閥12的c 口通過所述的采樣管26到達(dá)所述六通閥12的f 口，然后由所述六通閥12的e 口順序通過兩位三通電磁閥14和脫附氣排出口 15進(jìn)入濃縮倍率為50倍的分析儀器脫附，使樣氣中的硫化氫濃度達(dá)到1ppm以上；
[0039](6)待脫附完畢后，進(jìn)行管路清洗，氮?dú)庋毓苈酚蓺庠唇尤肟?I順序通過第二除水過濾器2、第二電磁閥3、第三除塵過濾器4、第二質(zhì)量流量控制計(jì)5到達(dá)所述六通閥12的d口，再由所述六通閥12的c 口順序通過所述的采樣管26到達(dá)所述六通閥12的f 口，再由所述六通閥12的e 口順序通過第三電磁閥14和清洗氣排出口 13，排入大氣中，完成樣氣的前處理工作。
[0040]利用本實(shí)用新型的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置進(jìn)行大氣環(huán)境樣品的前處理工作，可以保證在吸附濃縮與熱解析過程中冷源與熱源互不干擾，對于提高濃縮與解析效率、延長零件的使用壽命具有值得重視的實(shí)用意義。
[0041]以上參照附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行了示意性描述，該描述沒有限制性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)能理解，在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型裝置中各部件的設(shè)置方式均可能發(fā)生某些改變，而其他人員在其啟示下也可能設(shè)想出相似的技術(shù)方案。特別需要指出的是，只要不脫離本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)宗旨，所有顯而易見的改變，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，包括控制系統(tǒng)和氣路部分，其特征是:它還包括由加熱模塊、制冷模塊和移動機(jī)構(gòu)組成的移動冷阱；所述的加熱模塊包括連接溫度控制器的加熱塊，所述的加熱塊上設(shè)置有溫度傳感器和容納采樣管的加熱槽，所述加熱槽的兩側(cè)分別鑲嵌加熱棒；所述的制冷模塊包括一級半導(dǎo)體制冷片和六級半導(dǎo)體制冷片，所述的一級半導(dǎo)體制冷片設(shè)置在所述六級半導(dǎo)體制冷片的底端并固定于熱管散熱器的臺面上；所述的移動機(jī)構(gòu)包括加熱/制冷腔體、加熱/制冷隔離板、卡板和直線電機(jī)；所述的加熱/制冷隔離板設(shè)置在所述加熱/制冷腔體內(nèi)的加熱模塊與制冷模塊之間，所述加熱模塊中的加熱塊固定在所述加熱/制冷腔體的內(nèi)頂部，所述制冷模塊中的制冷片固定在所述加熱/制冷腔體的底部，所述的卡板與所述加熱/制冷腔體的內(nèi)壁兩側(cè)構(gòu)成移動副，所述的直線電機(jī)固定于所述卡板的頂部并驅(qū)動所述的卡板帶動采樣管沿所述加熱/制冷腔體的內(nèi)壁兩側(cè)上下移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，其特征是:所述的采樣管為內(nèi)部填充吸附劑的通用型采樣管，所述采樣管的外部設(shè)置有導(dǎo)熱銅槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，其特征是:所述的加熱棒為干燒型加熱棒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，其特征是:所述溫度傳感器的型號為PT100。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，其特征是:所述的直線電機(jī)為滾珠絲杠直線電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，其特征是:所述的卡板選用聚四氟乙烯材料制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式低溫吸附濃縮——熱脫附裝置，其特征是:所述的控制系統(tǒng)中設(shè)置有六通電磁閥和質(zhì)量流量控制計(jì)。
【文檔編號】G01N1/42GK203824820SQ201420095559
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】李昌建, 王鐵錚, 張菲菲, 李偉芳, 王亙, 韓萌, 鄒克華, 曹陽, 耿靜, 劉博
申請人:天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院