[發明專利]自動測量大氣氣溶膠中有機碳/元素碳質量濃度的設備及方法

有效

• 申請號: 200910117198.0
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN101592607A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 丁晴;劉建國;陸亦懷;王亞萍;陸釩;石建國
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59;G01N1/28;F27B17/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

1.自動測量大氣氣溶膠中有機碳/元素碳質量濃度的設備，其特征在于：包 括有石英爐，所述石英爐包括一體化的相互聯通呈直線排列的燃燒爐、氧化爐， 燃燒爐內固定有一石英濾膜，燃燒爐前端有一進光口，所述的進光口上安裝有透 光窗片，所述的透光窗片前方安裝有激光器，所述燃燒爐前端分別聯通有氦氣進 氣管道與氦、氧混合氣進氣管道，氦氣進氣管道與氦、氧混合氣進氣管道中分別 安裝有第一、第二電磁閥門，氦氣和氦氧混合氣的混合氣體通過第三電磁閥門及 管道由燃燒爐進入氧化爐；氧化爐后端安裝有透光視窗，透光視窗后端光路中安 裝有激光探測器，所述的氧化爐后端聯通CO₂溢出管通向NDIR檢測模塊，所述 CO₂溢出管中也安裝有電磁閥門。

2.自動測量大氣氣溶膠中有機碳/元素碳質量濃度的方法，其特征在于：

(1)、設置石英爐，石英爐包括一體化的燃燒爐和氧化爐，燃燒爐和氧化爐 內分別安裝熱電偶測量爐內溫度；待測石英濾膜置于燃燒爐內；在透明的燃燒爐 外，濾膜的兩側，分別安裝激光器和激光探測器；He/O₂、He分析氣通過閥控網 絡由燃燒爐進入石英爐；氧化爐的出氣端通往基于NDIR原理的CO₂檢測模塊；

(2)、第一階段閥控網絡往石英爐內注入He，程序控制燃燒爐升溫到850度， 在這個過程中，一部分有機碳揮發并逸出，沒有逸出的有機碳被高溫碳化為元素 碳；逸出的有機碳通過管道進入填充MnO₂催化劑的氧化爐，被轉化為CO₂，CO₂通過閥控網絡進入所述的CO₂檢測模塊，被量化檢測；檢測完畢后，燃燒爐溫 度降到600度，該階段氧化爐始終保持850度；

(3)、第二階段閥控網絡向石英爐內注入He/O₂混和氣，第二次升溫開始，將 燃燒爐加熱到850度，在這個過程中，在O₂的氧化作用下，元素碳和步驟(2)中 被碳化的有機碳被氧化為CO₂并逸出，逸出的CO₂通過管道入所述的CO₂檢測 模塊，被量化檢測，該階段氧化爐始終保持850度；

(4)、為了區分有機碳和元素碳的濃度，在整個加熱過程中，激光器發出的激 光打在石英濾膜上，并由激光探測器接收透過石英濾膜的激光信號；在步驟(2) 中，由于有機碳被碳化為元素碳，所以接收到的透射激光會逐漸減弱；在步驟(3) 中，隨著氧化爐內充He/O₂混和氣，石英濾膜上的元素碳被氧化逸出，接收到的 透射激光逐漸變強，透射光強恢復到最初水平的時刻是有機碳、元素碳的分割點， 即此刻之前所述的CO₂檢測模塊量化的CO₂被認為是有機碳的貢獻，而此刻之 后量化的CO₂被認為是元素碳的貢獻。