[实用新型]两粒径段或多粒径段自动切换大气颗粒物采样装置

说明书

本实用新型公布了一种能连续干燥并在两粒径段或多粒径段自动切换大气颗粒物采样装置，包括大气采样系统、工控模块和计算机控制模块；大气采样系统连接在大气颗粒物组分在线监测仪器的前端，包括高效旋风分离器、Nafion气流干燥管、电磁阀、真空泵、临界流量孔和气体管路；气体管路包括总采样气路、初级引流气路、次级引流气路、仪器采样气路和气流干燥管鞘气气路；通过工控模块和计算机控制模块联合控制大气采样系统中的电磁阀的开闭，调节初级引流气路和次级引流气路的流量，改变高效旋风分离器的切割粒径，实现多粒径段自动切换的大气颗粒物采样，能够实现分粒径段进行长期监测大气颗粒物化学组分。

技术领域

本实用新型涉及大气环境监测技术，具体涉及一种能连续干燥并在多个粒径段自动切换的大气颗粒物采样装置/系统。

背景技术

质量浓度、化学组分和粒径是大气颗粒物的三个重要性质，为了对大气颗粒物实施分粒径段的化学组分定量检测，常用技术主要以离线分析为主，如通过微孔颗粒物分级撞击采样器(MOUDI)在滤膜上采集不同粒径段的大气颗粒物，再在实验室分析滤膜样品获得分粒径段化学组分及质量浓度信息。这类方法时间分辨率较低，且样品在采集、保存、运输等过程中易损失或发生变化，给测量结果带来较大不确定性。近年来在线大气颗粒物化学组分监测技术得到了广泛应用，如气溶胶质谱仪(Q-AMS、HR-ToF-AMS)、气溶胶化学组成监测仪(ACSM、ToF-ACSM)、有机碳/元素碳分析仪(OC/EC)、在线水溶性离子分析仪(WAGA、IGAC、MARGA)等。这类仪器中仅气溶胶质谱仪可实时分粒径监测大气颗粒物的化学组成和质量浓度，但价格昂贵、操作复杂、数据处理难。后几种仪器相对来说更经济简单，且性能稳定，适用于监测站点的长期在线测量。这些设备的采样系统一般仅配置单一粒径段颗粒物切割头，如亚微米或2.5微米，尚不能实现分粒径段颗粒物化学组分的检测。传统的采样系统还采用保温套，以避免室外大气与监测站内的温差导致水蒸气冷凝，但效果不明显，相对湿度高时仍容易造成管内水汽凝结，导致测量误差。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种能连续干燥并在多个粒径段自动切换的大气颗粒物采样装置，能够解决常用大气颗粒物化学组分在线监测技术不能分粒径段进行长期监测的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案，

一种多粒径段自动切换的大气颗粒物采样装置，包括大气采样系统、工控模块和计算机控制模块；通过工控模块和计算机控制模块联合控制大气采样系统中的电磁阀的开闭，由此实现多粒径段自动切换；其中：

大气采样系统连接在大气颗粒物组分在线监测仪器的前端；大气采样系统包括高效旋风分离器、Nafion气流干燥管、HEPA过滤器、电磁阀、真空泵、临界流量孔、流量计、两通球阀和气体管路；大气采样系统的气体管路包括总采样气路、初级引流气路、次级引流气路、仪器采样气路和气流干燥管鞘气气路；其中，气流干燥管鞘气气路与初级引流气路为同一气路；总采样气路通过1个三通接头连接高效旋风分离器出气口、仪器采样气路和次级引流气路；所述高效旋风分离器和Nafion气流干燥管之间至少包括一段U形弯曲管；所述次级引流气路连接HEPA过滤器、流量计、多个电磁阀和临界流量孔组合，并通过1个两通球阀与真空泵相连；所述仪器采样气路连接Nafion气流干燥管和在线监测仪器；所述仪器采样气路通过1个三通接头分为仪器本身进样气路和初级引流气路，连接1 个HEPA过滤器-流量计-电磁阀-临界流量孔组合，并接入与所述Nafion气流干燥管鞘气入口，而所述Nafion气流干燥管鞘气出口则与真空泵相连，在真空泵入口连接1个两通球阀，构成气流干燥管鞘气气路；所述高效旋风分离器的颗粒物切割粒径由总采样流量控制，为大气颗粒物组分在线监测仪器本身采样流量、初级引流气路流量和次级引流气路流量之和；所述气体管路材料视气路功能决定，涉及仪器采样的气路(总采样器路和仪器采样气路)采用内壁抛光的不锈钢管，其余气路可采用特氟龙管或铜管，采样管与各组件通过两通和三通接头相连；