[實用新型]一種環(huán)境空氣恒流自動采樣裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820600923.4
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN208125450U
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌偉佳;李芳
• 申請（專利權(quán)）人: 上海磐合測控技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N1/24;G05D7/06
• 代理公司: 上海遠同律師事務(wù)所 31307
• 代理人: 張堅

本實用新型公開了一種環(huán)境空氣恒流自動采樣裝置，包括真空采樣罐、緩沖容器和切換閥，緩沖容器通過切換閥分別與真空采樣罐、大氣環(huán)境相連通，通過切換閥的切換控制，緩沖容器交替與大氣環(huán)境、真空采樣罐接通以達到進樣氣體的氣壓平衡。本實用新型還公開了一種恒流環(huán)境空氣采樣方法。本實用新型打破了國外對高精度大氣恒流采樣裝置的技術(shù)壟斷，確保大氣采樣流量控制精度，保證整體氣體流路的惰性化，具備靈活的流量控制和調(diào)節(jié)方式，使用常用工業(yè)化量產(chǎn)器件和材料，實現(xiàn)免耗材易維護，構(gòu)建經(jīng)濟高效的全自動環(huán)境空氣恒流自動采樣裝置，為國家的大氣環(huán)境監(jiān)測和治理貢獻力量。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于空氣采樣技術(shù)、具體涉及一種環(huán)境空氣恒流自動采樣裝置。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機物VOCs是形成臭氧污染的重要前體物，為積極推進環(huán)境空氣VOCs監(jiān)測體系和能力建設(shè)，摸清生成臭氧的重點VOCs種類，掌握濃度水平和變化規(guī)律，有的放矢地開展臭氧污染防治工作，國家制定了環(huán)境空氣VOCs監(jiān)測工作方案，方案中明確規(guī)定了環(huán)境空氣的采樣模式：使用預真空處理的蘇碼罐，一天分8次(每次3小時)于設(shè)定時段內(nèi)連續(xù)以恒定流量采集大氣樣本，每次負壓封存一罐。非重點地區(qū)和時間段，每24小時連續(xù)恒流采集大氣樣本并負壓封存。具體技術(shù)細節(jié)與背景請參考《環(huán)辦監(jiān)測函【2017】2024附件》2018年重點地區(qū)環(huán)境空氣揮發(fā)性有機物監(jiān)測方案。

為滿足定時連續(xù)長時間大氣采樣的需求，目前有以下主流解決方案：

一、機械微孔限流氣阻配合機械恒流閥，其具體實時方案包括人工和自動方式：

1、人工定時開啟和關(guān)閉機械閥，配以微孔氣體流量阻尼裝置和機械恒流閥來控制采樣流量。此方法極其消耗人工，采樣時間控制誤差大，多點多流量采樣實施難度大，現(xiàn)已逐步被自動化采樣裝置取代。

2、帶自動閥切換控制的自動采樣裝置。其采樣恒流控制核心仍然是微孔氣阻配合機械恒流閥，通過自動化系統(tǒng)切換多通道蘇碼罐來達到定時采樣的目的。這是目前使用最廣泛的采樣方式。

為了達到不改變采樣氣體的組分這一核心目標，要求所有與樣品氣體接觸部分全部使用惰性材料構(gòu)成，所以此方案的微孔氣阻一般由寶石材料加工而成，而恒流閥的所有金屬表面必須進行硅烷化鍍膜處理。以上兩個核心器件的生產(chǎn)與加工工藝都沒有實現(xiàn)國產(chǎn)化，由于國外壟斷使得價格極其昂貴。微孔氣阻本身容易被采樣空氣中的顆粒物堵塞，必須在前端添加多級惰性化處理過的氣體過濾裝置，保證最終氣體中顆粒物小于2微米。這也增加了額外的耗材使用成本與維護開銷。由于恒流核心是機械裝置，每一組氣阻和恒流閥的組合只能滿足一種采樣流量的需求，無法動態(tài)調(diào)節(jié)。機械裝置本身也需要定期校準恒流流量，校準過程繁瑣，人工操作容易引入額外的誤差。運輸與使用過程中必須避免過大物理震動，以免影響流量控制精度。

二、以電子氣體質(zhì)量流量控制器作為恒流控制核心，配合自動多路蘇碼罐閥切換的解決方案。

這種方案試圖使用電子氣體質(zhì)量流量控制器來取代機械恒流裝置，同時具有靈活調(diào)節(jié)采樣流量的優(yōu)勢。但是目前沒能成為主流的采樣方案，主要的缺點是電子質(zhì)量流量傳感器本身無法使用惰性材料構(gòu)成，硅烷化鍍膜工藝也不適用于傳感器的表面處理，所以此方案的整體惰性化程度無法于機械恒流裝置比擬，對于諸如硫化物等活性較高的VOCs分析目標物有潛在的破壞可能性。與此同時流量控制器使用的比例閥不可避免的又用到了彈性密封材料，一般是氟橡膠，很難保證其本身在高真空環(huán)境下，不釋放出額外的有機物氣體，對采氣體產(chǎn)生二次污染。高精度的電子質(zhì)量流量控制器價格也比較昂貴，為了保證可靠性，必須使用惰性過濾器對采樣氣體經(jīng)行前置過濾，耗材和維護成本高。此外電子質(zhì)量流量計對使用環(huán)境和被測氣體的溫濕度變化敏感，所以在復雜氣候條件下的采樣流量精度控制會有所下降。在國家發(fā)布的采樣方案中還要求所有采樣管路可拆洗清潔，避免不同采樣點之間的交叉污染，在這一點上，電子質(zhì)量流量控制器作為氣體流路的一部分顯然也無法滿足。

實用新型內(nèi)容