[發(fā)明專利]一種大氣氣態(tài)污染物與顆粒物原位反應(yīng)裝置及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910524540.2
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110146523B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王煒罡;王義丹;葛茂發(fā);廉超凡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N23/2251;G01N23/223
• 代理公司: 北京天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 叢洪杰;程虹

本發(fā)明涉及一種大氣氣態(tài)污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置及檢測方法，屬于大氣多相反應(yīng)檢測技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中缺乏基于實(shí)際環(huán)境的氣態(tài)污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置及檢測方法。本發(fā)明的原位反應(yīng)裝置包括依次連接的進(jìn)樣單元、反應(yīng)單元和采樣單元，進(jìn)樣單元用于大氣氣態(tài)污染物與顆粒物進(jìn)樣；反應(yīng)單元包括結(jié)構(gòu)相同的第一反應(yīng)室、第二反應(yīng)室和第三反應(yīng)室；第一反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有第一載物臺，第一載物臺上設(shè)有第一孔槽，第一孔槽用于固定第一顆粒物裝載片；采樣單元用于檢測氣體流速和累計(jì)流量。本發(fā)明能夠基于實(shí)際環(huán)境的氣態(tài)污染物和顆粒物進(jìn)行反應(yīng)模擬和產(chǎn)物檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣多相反應(yīng)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大氣氣態(tài)污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置及檢測方法。

背景技術(shù)

大氣中的氣態(tài)污染物，包括NOx、SO₂、O₃、無機(jī)酸(硫酸、硝酸等)、有機(jī)酸(甲酸、乙酸等)等成分。這些氣態(tài)污染物，在顆粒物表面發(fā)生多相反應(yīng)形成復(fù)雜的二次無機(jī)氣溶膠及二次有機(jī)氣溶膠。

由于真實(shí)大氣中的成分非常復(fù)雜，包括無機(jī)氣體、有機(jī)揮發(fā)性氣體、以及一次排放的黑炭、礦物、粉煤灰等顆粒物。現(xiàn)有的研究主要基于外場觀測以及實(shí)驗(yàn)室模擬，缺乏基于實(shí)際環(huán)境的氣體污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種大氣氣態(tài)污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置及檢測方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏基于實(shí)際環(huán)境的氣態(tài)污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置。

本發(fā)明公開了一種大氣氣態(tài)污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置，包括依次連接的進(jìn)樣單元、反應(yīng)單元和采樣單元，進(jìn)樣單元用于大氣氣態(tài)污染物與顆粒物的進(jìn)樣；反應(yīng)單元包括結(jié)構(gòu)相同的第一反應(yīng)室、第二反應(yīng)室和第三反應(yīng)室；第一反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有第一載物臺，第一載物臺上設(shè)有第一孔槽，第一孔槽用于固定第一顆粒物裝載片；采樣單元用于檢測氣體流速和累計(jì)流量。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，第一反應(yīng)室為暗反應(yīng)室；第二反應(yīng)室為光源照射反應(yīng)室；第三反應(yīng)室為空白對照反應(yīng)室；第一反應(yīng)室至第三反應(yīng)室的進(jìn)口和出口處對應(yīng)設(shè)有用于調(diào)節(jié)氣態(tài)污染物流量的第一閥門、第二閥門和第三閥門；光源包括氙燈、紫外燈管、鹵素?zé)簟㈦疅艋騆ED燈。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，反應(yīng)單元還包括第四反應(yīng)室，第四反應(yīng)室為重污染空氣反應(yīng)室；第四反應(yīng)室的進(jìn)口和出口處均設(shè)有用于調(diào)節(jié)空氣流量的第四閥門。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，第一顆粒物裝載片用于承載礦物和金屬氧化物的顆粒物；礦物和金屬氧化物用于與氣態(tài)污染物反應(yīng)生成新的顆粒物。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，第一顆粒物裝載片包括銅網(wǎng)、硅片或111玻璃。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，采樣單元包括采樣泵和氣體流速控制器；采樣泵用于將大氣氣態(tài)污染物和顆粒物抽入反應(yīng)單元中；氣體流速控制器用于檢測通過采樣泵的氣體瞬時(shí)流速和累計(jì)流量。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，進(jìn)樣單元包括氣體管路和顆粒物去除裝置，顆粒物去除裝置包括濾膜，濾膜的材質(zhì)為聚四氟乙烯、石英和玻纖中的一種。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，氣體流速控制器為質(zhì)量流量計(jì)、浮子流量計(jì)或限流孔。

本發(fā)明還公開了一種大氣氣態(tài)污染物與顆粒物的原位檢測方法，采用上述的大氣氣態(tài)污染物與顆粒物的原位反應(yīng)裝置，該原位檢測方法包括：

步驟S1.利用采樣單元將氣體抽入反應(yīng)單元內(nèi)，氣體經(jīng)進(jìn)樣單元后去除空氣中顆粒物后成為氣態(tài)污染物；

步驟S2.將氣態(tài)污染物引入暗反應(yīng)室和光源照射反應(yīng)室內(nèi)并與其內(nèi)的顆粒物反應(yīng)生成新的顆粒物，空白對照反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有與暗反應(yīng)室和光源照射反應(yīng)室相同的顆粒物；

步驟S3.對光源照射反應(yīng)室和暗反應(yīng)室內(nèi)新生成的顆粒物分別采用透射電子顯微鏡TEM和EDX能譜儀進(jìn)行表征和分析。