[發明專利]一種用小角X射線散射儀估測廚房油煙顆粒物粒徑的方法

有效

• 申請號: 201811617663.2
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109632587B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 裘雅漁;陳芳;丁曉坤;何巧紅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明公開了一種基于小角X射線散射儀的可進行廚房油煙顆粒物粒徑估測的方法，包括步驟：獲取油油煙顆粒物的實測二維散射圖像；采集到的二維散射圖像用FIT2D軟件環形積分，分析導出一維TXT數據；根據二維圖像初步判斷油煙粒子的形狀為球形，建立模型，用SASfit軟件處理，分別得到Gunnier曲線、距離分布函數P(R)?R；創新性聯合一維?二維數據分析分別得到廚房顆粒物的的截面平均粒徑R、軸向長度2H、回轉半徑Rg、分形維數Dp。本發明利用SASfit軟件擬合得到的數據對不同油煙顆粒物的粒徑分布規律進行快速、直觀測定，同時能得到油煙粒子微觀結構及動態變化趨勢。

技術領域

本發明涉及一種估測懸浮顆粒物粒徑及動態變化的檢測方法，屬于X射線微結構檢測和環境保護領域。

背景技術

廚房烹調油煙指食用油和食物在烹飪、加工過程中揮發的油脂、有機質及其加熱分解或裂解產物，特別需要注意的是烹飪過程中可能伴隨著大量的黑碳顆粒的產生。在形態上，這種油煙氣和工業燃燒燃料產生的煙氣一樣含有顆粒污染物和有機揮發物，且顆粒物主要以粒徑小于2.5μm為主，其濃度占到總顆粒物的55％-78％。研究表明，由于廚房油煙顆粒物粒徑相對更小，極易通過呼吸作用進入人體，從而引發哮喘以及心血管疾病、癌癥等疾病，危害人體健康

顆粒物分為固體、液體2種，故烹調油煙氣中包含氣、液、固三相污染物。長時間懸浮于空氣中的油煙氣，一則極易被人吸入呼吸道深部，再侵入血液中，導致人體各種疾病發生；同時油煙粒子包含油脂等物極具黏性，一旦進入家用電器內部，便會粘附于機內各元件的表面，使其表面形成油性污垢。這種油性污垢不但能侵蝕電器表面，導致氧化變黑影響美觀，而且因其具有的導電性導致電器內高壓電路打火，元件受損，嚴重的會引發短路大火，后果不堪想象。

近年來對環境保護更重視的情況下，在我國各大城市頻繁發生的灰霾天氣日益受到重視。大氣可吸入顆粒物是灰霾天氣產生的主要污染物，尤其是細粒子(PM2.5，即直徑小于2.5μm的顆粒物)為甚，它在可吸入顆粒物中占70％～80％。其中餐飲業排放的油煙顆粒物PM2.5占到大氣可吸入顆粒物的20％以上，跟交通源排放的量相當。

因此，控制大氣微粒子排放源是控制灰霾天氣發生和大氣顆粒物污染的主要途徑和方法。粒子粒徑及其特征分布是很重要的物理參數，是除塵器設計和除塵方法最主要的依據，很有必要了解烹飪過程中產生的顆粒物的粒徑分布規律和微觀結構特征。

現有的油煙顆粒物粒徑分析的方法主要有油煙粒徑分析儀和金相顯微鏡，前者雖然能得到油煙粒徑大小及分布，但僅能測試到微米級別的顆粒物并且不能得到顆粒物的形貌及其動態變化；后者能測試油煙顆粒物形貌但檢測不到顆粒動態變化，并且也僅能測試到微米級別的顆粒物，故現有的方法均存在精度低，測試信息不完全的缺點。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有技術中的不足，利用小角X射線散射(SAXS)具有統計性好、無損、快速、原位等顯著優點，提供估測廚房油煙顆粒物粒徑的方法，給出了油煙顆粒物的回轉半徑Rg、平均孔徑R、軸向長度2H、分布維數Dp、粒徑分布函數等數據。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案：一種用小角X射線散射儀估測廚房油煙顆粒物粒徑的方法，包括以下步驟：

1)采集加熱時產生的油煙顆粒物，采集過程中采用K49型玻璃纖維無膠濾膜進行顆粒收集，將采樣后的濾膜在蒸餾水中超聲洗滌，過濾，棄去濾膜，將顆粒物懸液冰凍干燥，稱重后用乙醇配制成濃度為5μg/ml的懸浮溶液，即為待測的廚房油煙顆粒物溶液；

2)采用小角X射線散射儀和二維探測器獲取待測溶液的散射強度與散射因子函數I(q)和散射矢量q的二維散射圖像；

3)用FIT2D軟件對步驟2得到的二維散射圖進行環形積分，得到一維散射曲線I(q)-q。