[發明專利]一種快速在線分析材料燃燒產物氣成分的裝置和應用

有效

• 申請號: 201711306062.5
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN109900777B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 謝園園;李海洋;李慶運;萬寧波
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64;G01N31/12
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明提供了一種快速在線分析材料燃燒產物氣成分的裝置和應用，所用快速在線分析系統包括材料燃燒裝置、過濾裝置、供氣裝置和燃燒產物氣檢測裝置。所述快速在線分析的應用是利用上述快速在線分析系統，將材料加熱燃燒后，以一定流量的載氣將燃燒產物氣實時帶出燃燒裝置，經過過濾裝置的過濾后直接進入燃燒產物氣檢測裝置進行分析。改變燃燒材料的用量、加熱溫度和載氣流速可以獲得不同濃度的燃燒產物氣，進而獲得不同強度的特征譜峰。材料燃燒產物氣是直接快速進入檢測裝置，未進行任何離線預富集、化學衍生等前處理步驟，操作簡單，分析快速，響應時間在10s以內，且可獲得材料在不同燃燒時段豐富的燃燒產物氣成分信息。

技術領域

本發明涉及一種快速在線分析材料燃燒產物氣成分的裝置和應用，具體來說就是利用該在線分析裝置對經過過濾后的材料燃燒產生的氣體直接快速在線采樣分析，可獲得材料在不同燃燒時段的燃燒成分信息，達到快速在線分析材料燃燒產物氣的目的。

背景技術

火災統計研究表明，火災事故中70％～75％的人員傷亡是由火災中產生的煙氣毒死的，而不是燒死的，這使材料燃燒產物氣的毒性分析成為研究人員廣泛關注的焦點。研究人員發現，火災現場材料燃燒產生的煙氣中主要的有毒氣體包括CO₂、CO、HF、HCl、HBr、HCN、NO_x和SO₂。對這些物質的產生條件及定性定量分析成為研究不同材料燃燒產物氣毒性分析的主要內容，其中常用的經典分析方法包括濕化學分析法和比色測量法，但是這兩種方法均屬于間接離線采樣法，操作復雜，耗時長，且無法同時獲得上述所有氣體的信息。后來發展的新型分析方法傅里葉變換-紅外光譜法(FT-IR)屬于快速在線分析法，定性定量準確，分析速度快，測量精度高，但是FT-IR所需設備昂貴，對人員操作和維護設備技術要求高，且對軟件使用等素質要求也比較高。

本文的目的在于提供一種快速在線分析材料燃燒產物氣成分的裝置和新方法。該方法將材料燃燒產生的氣體以一定流速經過過濾裝置的過濾后直接進入燃燒產物氣檢測裝置檢測。鑒于所測毒性氣體成分均具有較高的電子親和勢，燃燒產物氣檢測裝置采用基于真空紫外燈的以丙酮為輔助劑的負電離飛行時間質譜儀，可獲得上述酸性氣體對應的酸根離子特征譜峰。該方法有效解決了材料燃燒產物氣經典分析方法的不足，實現了快速在線分析，為材料燃燒產物氣的檢測提供了一種簡單快速、準確高效的在線檢測手段。另外，該裝置結構簡單，成本低廉，便于操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種快速在線分析燃燒產物氣成分的裝置和應用。

一種快速在線分析材料燃燒產物氣成分的裝置，其特征在于：包括材料燃燒裝置、過濾裝置、供氣裝置和以真空紫外燈為電離源的燃燒產物氣檢測裝置；

所述材料燃燒裝置包括一可耐高溫的三口玻璃瓶，其中一個開口為進氣口，通過載氣管路經第一質量流量計與第一載氣氣源密封連接，第二個開口為填料口，與一個可高溫加熱點燃待分析材料的電加熱元件密封連接，待分析材料附著于電加熱元件的電熱區，第三個開口為出氣口，經過過濾裝置與樣品氣進樣管密封連接；

所述供氣裝置包括第一、第二、第三載氣氣源，第一載氣氣源的氣體經第一質量流量計通入材料燃燒裝置內；

第二載氣氣源經第二質量流量計作為反吹氣直接通入燃燒產物氣檢測裝置的靠近離子出口處的電離區內；

尾氣排放管的入口置于靠近真空紫外燈處的電離區一側，尾氣排放管的出口與大氣相連；

流經樣品氣導入管的樣品氣經樣品氣導入管與反吹氣出口和尾氣排放管的入口之間的電離區相連；

第三載氣氣源中的載氣經第三質量流量計和裝有丙酮摻雜劑的樣品瓶通入樣品氣導入管出口和尾氣排放管的入口之間的電離區內；

上述進入電離區的樣品氣經過電離后一部分進入下級傳輸系統，其余通過尾氣排放管排出。