[發明專利]一種基于粒徑的PM2.5篩選方法

在審

• 申請號: 201610168171.4
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105716930A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 李志生;文青梅;張瑞麟
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01N1/34
• 分類號: G01N1/34
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及化學分析領域，特別涉及一種基于粒徑的PM2.5篩選方法。

背景技術

PM2.5即細顆粒物，是指大氣環境中空氣動力學直徑小于或者等于2.5μm的顆粒物。雖然PM2.5是地球大氣空氣中含量極少的一部分，但它對環境和人類健康影響極大，不同粒徑的可吸入顆粒物滯留在呼吸道的不同部位將導致不同的呼吸道疾病，而且PM2.5嚴重影響空氣質量和能見度。因此，基于粒徑分離PM2.5可用于具體分析PM2.5對人體健康和環境的影響。

目前，基于粒徑分離空氣中顆粒物的主要方法有：(1)濾膜稱重法，是通過采樣器以恒定速率抽取一定量體積空氣，空氣中的顆粒物被截留在濾膜上，結合濾膜重量在采樣前后的變化和采樣空氣體積，計算出濃度；但是一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜造成結果偏低，同時其他物質也可能被濾膜吸附造成結果偏高。(2)光散射法，由于在實際過程中光的散射和顆粒物濃度之間的關系受到顆粒物的化學成分、形態、比重等因素的影響，該技術的準確性不高。(3)β射線法，其基本原理是利用堆積在適應濾膜上的顆粒物對碳-14釋放的β射線衰減量的變化來測量大氣顆粒物質量的變化，但是測定數據一般存在偏差，而且在潮濕高溫區域的故障率很高。(4)微量震蕩天平法，主要是利用錐形元件微量振蕩天平原理，但是目前的技術無法解決樣品加熱后揮發性和半揮發性物質的損失，導致測量結果偏低。而且，上述皆為粒徑范圍層面上的顆粒物分離方法，分離結果較為粗糙，不能根據其粒徑對PM2.5進行精確分離，從而對PM2.5的檢測和后續分析造成影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種基于粒徑的PM2.5篩選方法，這種方法可以對PM2.5進行精確分離，而且工藝簡單、操作方便。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種基于粒徑的PM2.5篩選方法，是根據細顆粒物尺寸的大小對細顆粒物進行篩選，包括下述步驟：

(1)將一定量的經干燥后的待檢空氣通入密閉容器1中，密閉容器1中平放兩個或以上的托盤；

(2)然后將密閉容器1密封，靜置10～30分鐘，使待檢空氣中的細顆粒物5充分沉積到各個托盤的對應尺寸的陣列凹坑6中；

(3)從密閉容器1中取出所有的托盤，分別從不同尺寸的陣列凹坑6中提取相應粒徑的細顆粒物5，并進行檢測分析。

所述托盤的尺寸為：長寬1～500mm，厚度1～5mm，形狀不限，可方可圓；優選尺寸為100*100*1mm。

所述托盤具有不同直徑尺寸的均布的陣列凹坑，凹坑是盲孔；凹坑中開有與凹坑同軸心的通孔；凹坑和通孔組成二層結構，凹坑和通孔的直徑根據篩選的細顆粒物的粒徑來定，盲孔用于收集對應粒徑的細顆粒物，通孔用于將小于該對應粒徑的細顆粒物排出；凹坑數量越多，收集細顆粒物越多。

托盤中凹坑的數量為10000～10⁸個，凹坑之間的間距為0.1～0.5um，凹坑呈矩形陣列居中于托盤。而且，托盤的形狀、尺寸、凹坑間距、數量及陣列方式可以根據具體需要改變和優化。

所述托盤的材料是金屬、聚合物或玻璃等表面光滑且易于微細加工的材料。

托盤上的凹坑和通孔是通過微細制造技術加工而成，形狀精度可控；凹坑底部可加工成半球形，方便小于等于通孔直徑的細顆粒物從通孔中排出，防止其殘留在凹坑中。

所述托盤有3個，包括托盤2、托盤3、托盤4。

托盤2的凹坑6直徑為0.5um，深度為0.5um，用于收集粒徑小于等于0.5um的細顆粒物5。

托盤3的凹坑6直徑為1.5um，深度為1.5um，凹坑中開有與凹坑同軸心的直徑為0.5um的通孔7，用于收集粒徑在0.5-1.5um之間的細顆粒物5，其中粒徑小于等于0.5um的細顆粒物5會通過托盤3的通孔7排出，不會殘留在其凹坑6中。

托盤4的凹坑6直徑為2.5um，深度為2.5um，凹坑中開有與凹坑同軸心的直徑為1.5um的通孔7，用于收集粒徑在1.5-2.5um之間的細顆粒物5，其中粒徑小于等于1.5um的細顆粒物5會通過托盤4的通孔7排出，不會殘留在其凹坑6中。

還可以通過制備不同直徑的陣列凹坑來實現不同粒徑大小的細顆粒物的收集。

步驟3中，托盤2收集的細顆粒物5的粒徑小于等于0.5um；托盤3收集的細顆粒物5的粒徑在0.5-1.5um之間；托盤4收集的細顆粒物5的粒徑在1.5-2.5um之間。