[發明專利]一種低溫凝固濃縮收集氣溶膠裝置及其運行方法

有效

• 申請號: 202011627297.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112781971B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 李佩儒;丁宇;劉佳;李杰;張佳嚴;陸天樞;李雨微;楊淋玉;趙興強
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N1/40
• 分類號: G01N1/40;G01N1/44;G01N1/42
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明公開了一種低溫凝固濃縮收集氣溶膠裝置及其運行方法，低溫凝固濃縮收集氣溶膠裝置包括氣體減速艙、氣體滯留艙、氣溶膠加速艙、氣體濕熱流霧化艙、氣體冷凍艙和收集艙；所述氣體減速艙中設置互相交錯的折疊通道碰撞板；所述氣體滯留艙設置覆蓋通氣口的可震動濾膜；所述氣溶膠加速艙為夾層結構，夾層內設置熱水流循環，腔內設置鼓風機；所述氣體濕熱流霧化艙上側和入口處設置針管式霧化噴頭；所述氣體冷凍艙循環制冷，使濃縮的含氣溶膠液滴凝固成冰顆粒。通過低溫凝固徹底分離含氣溶膠冰顆粒與氣流，并且通過提高氣溶膠與噴霧霧汽的混合效率、控制霧汽濃度減少水分對于氣溶膠的稀釋效果，形成濃縮氣溶膠，便于收集、分析與檢測。

技術領域

本發明涉及氣溶膠收集領域，具體涉及一種低溫凝固濃縮收集氣溶膠裝置及其運行方法。

背景技術

空氣污染物按其存在狀態可分為氣態污染物和氣溶膠狀態污染物。氣溶膠狀態污染物是指固態粒子、液態粒子或其結合粒子分散并懸浮在氣體介質中，形成的空氣動力學當量直徑約在0.001~100μm的污染物粒子。該粒子本身是一種污染物，也是重金屬、多環芳烴等有毒物質的載體，存在潛在的危害，需要對其進行收集、檢測、分析。

現有的氣溶膠收集方法包括膜采集法、撞擊式分級采樣法、蒸汽噴射收集技術等。CN101315314A公開了一種大氣氣溶膠捕集方法及裝置，利用蒸汽與氣溶膠混合使氣溶膠吸濕長大，進入蛇形冷卻器冷卻形成溶液，氣流與氣溶膠冷凝形成的溶液在氣溶膠撞擊收集器中實現氣液的分離以及氣溶膠的收集，實現氣溶膠的快速捕集及其化學成分的在線分析。但過量蒸汽與氣溶膠混合會稀釋氣溶膠內物質含量，不利于分析檢測；且氣溶膠冷凝形成的溶液與氣流分離通常不夠徹底，還需借助撞擊分離技術。因此，可進一步改進構造，開發一種快速高效收集濃縮氣溶膠的裝置和方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫凝固濃縮收集氣溶膠裝置及其運行方法，將氣溶膠與噴霧霧汽混合、降溫凝固形成含氣溶膠冰顆粒，與氣流徹底分離且便于后續收集、分析檢測；并且通過提高氣溶膠與噴霧霧汽的混合效率、控制霧汽濃度減少水分對于氣溶膠的稀釋效果，形成濃縮氣溶膠，減小分析檢測誤差。

本發明的目的通過以下技術方案實現：一種低溫凝固濃縮收集氣溶膠裝置，包括氣體減速艙、氣體滯留艙、氣溶膠加速艙、氣體濕熱流霧化艙、氣體冷凍艙和收集艙；氣體滯留艙位于氣體減速艙上方，氣溶膠加速艙與氣體減速艙水平相鄰，氣體濕熱流霧化艙、氣體冷凍艙和收集艙依次位于氣溶膠加速艙下方；所述氣體減速艙中設置互相交錯的折疊通道碰撞板；所述氣體滯留艙設置覆蓋通氣口的可震動濾膜；所述氣溶膠加速艙為夾層結構，夾層內設置熱水流循環，內腔設置鼓風機；所述氣體濕熱流霧化艙上側和入口處設置針管式霧化噴頭；所述氣體冷凍艙循環制冷，使濃縮的含氣溶膠液滴凝固成冰顆粒。

優選的，所述氣體濕熱流霧化艙內控制霧汽濃度為45%RH以下。

優選的，所述針管式霧化噴頭為分段式噴孔，兩側交錯分段設置噴霧孔。

優選的，所述氣體冷凍艙內控制溫度-45~-40℃。

優選的，所述氣體冷凍艙艙壁為與水平60°、90°、60°、30°夾角的連續多段傾斜。

優選的，所述氣體減速艙和氣體滯留艙內為憎水材料；所述氣體濕熱流霧化艙和收集艙內為親水材料。

一種低溫凝固濃縮收集氣溶膠裝置的運行方法，包括以下步驟：含氣溶膠的氣流從進氣口進入，經氣體減速艙減速作用后滯留于氣體滯留艙內；可震動濾膜截留氣溶膠、排出氣體，使氣溶膠濃縮；進入氣溶膠加速艙的濃縮氣溶膠在熱水流循環和加速艙鼓風機作用下升溫加速并進入氣體濕熱流霧化艙；升溫加速濃縮氣溶膠與噴霧霧汽充分混合、吸濕長大形成含氣溶膠液滴；開啟可抽取擋板使含氣溶膠液滴進入氣體冷凍艙，低溫條件下凝固形成濃縮的含氣溶膠冰顆粒。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：