[发明专利]气溶胶富集用定量小体积样本PH值检测装置及其设计方法

说明书

本发明公开了一种气溶胶富集用定量小体积样本PH值检测装置及其设计方法，包括检测容器、PH计本体和PH探头，检测容器包括圆筒形的容器本体，容器本体上安装有进样接头和出样接头，容器本体内装配槽、溶液环腔和漏斗状的集液底腔，集液底腔的底部设有用于装配出样接头的排液口，且排液口设于集液底腔的最低处；在不改变现有的PH计的前提下，最终可以使气溶胶的检测样本控制在10‑25ml的小体积内，解决了目前PH计不能成功检测10‑25ml范围内气溶胶小体积样本的技术难题，从而扩大了PH计的检测范围，且在集液底腔的作用下，能够将检测容器内的气溶胶溶液彻底地排出，有助于保证气溶胶样本检测的准确性。

技术领域

本发明涉及气溶胶富集器上使用的用于检测气溶胶PH值的检测装置，还涉及该装置的具体设计方法。

背景技术

气溶胶是悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，其形成需要借助凝结核。而凝结核的主要来源有燃烧时排放到空气中的各种无机盐烟尘、燃烧过程中或工业生产过程中排放的硫氧化物和氮氧化物气体、尘土中进入至大气中的微粒、大气中其它物质化合而成的可溶性微粒等，因此对大气中的气溶胶收集并进行成分和数据分析，对环保、卫生、劳动、安监、科研、教育等各部门都有非常重大的意义。

气溶胶的PH值便是其数据分析中的重要参数之一，主要是通过PH计来检测完成。如图6所示，PH计上与气溶胶接触完成检测的主要部件包括用于盛装气溶胶溶液的圆筒形检测容器8，固定在检测容器8上的PH计本体4以及安装在PH计本体4底端的PH探头5，目前使用的检测容器8为内腔规则的筒状结构，基于PH探头5圆柱状的外形，且进行检测时，需要PH探头5完全浸没在气溶胶溶液中。在目前使用的上述部件中圆柱状的PH探头的外径为22mm，PH探头最低端与PH计本体的最低端的距离为25mm，PH探头检测的最高点与其最低点的距离为15mm，因此在检测容器内所需要的最小的气溶胶检测高度为15mm，而利用气溶胶富集器进行气溶胶收集采样时，基于气溶胶需要分析的参数和方向较多，再综合富集器工作功率、能耗等方面的考虑，当形成的样本体积在10-25ml之间时最为经济，但利用目前的检测容器、PH计本体和PH探头对上述体积范围内的样本进行PH值检测时，会出现以下问题：

按照最小样本体积10ml、检测容器的高度最小值是15mm计算时，所需检测容器的直径是29.42mm，再此直径参数下，以检测容器最大高度是25mm得到最大容量是16.986ml，远小于所要检测的25ml的定量小体积样本，因此不能实现富集器经济运行条件下形成的10-25ml范围内定量小体积样本的PH值检测。

另外，通过另一种方式也可以确认现有技术中的检测容器、PH计本体和PH探头配合，并不能实现富集器经济运行调节下形成的10-25ml范围内定量小体积样本的PH值检测。为便于描述，首先定义L为气溶胶溶液的高度，D为检测容器的直径，V为所测气溶胶溶液的体积，则：

当以最小检测高度15mm为基准时，则L₁=1.5cm，此时必须保证V₁≤10ml，才能确保其能够检测定量为10ml小体积样本，圆筒状检测容器的直径是D₁，而PH探头浸入气溶胶溶液中的圆筒状直径是22mm，则必须D₁＞22mm，在此条件下，检测容器的容量V₁=（D₁÷2）²×L₁≤10，得D₁≤29.42mm，即D₁的取值范围是22mm＜D₁≤29.42mm；