[发明专利]大气颗粒相中C8-C40挥发性范围内有机物的富集脱附装置

说明书

本申请提供了一种用于大气颗粒相中C8‑C40挥发性范围内有机物的富集脱附装置，包括：管体，脱附管及传输管；管体，管体两侧分别为进样口和出气口；在所述有机物的进样方向上，在所述管体内部依次设置有滤膜、加热膜片和支撑结构；脱附管，其一侧焊接于所述管体的侧表面，其另一侧沿所述管体径向向外延伸；传输管，传输管为L型。该装置采用石英材质并以石英纤维滤膜‑贴片式加热片‑石英支撑网“三明治”式结构为一体，结构紧凑、成本低且可以实现对滤膜的直接接触式加热，保证富集在石英滤膜处有机物的均匀快速精准升温以及高效解析，避免了C35‑C40类高碳有机物的热脱附不充分现象。

技术领域

本申请属于环境监测技术领域，涉及一种用于对大气颗粒相中C8-C40挥发性范围内有机物的富集脱附装置。

背景技术

大气有机气溶胶是细颗粒物(PM2.5)的重要组成部分(20％-50％)，颗粒中的有机物组成复杂，且在大气中的浓度低，物理化学性质差别大，目前所能精确定量的物种仅占有机物总质量的10％～40％。大气有机气溶胶中含有许多对人体有害的物质，如多环芳烃和亚硝胺类化合物以及其它含氯有机化合物对人体就具有致癌性、致畸性和致突变性。有机气溶胶对大气能见度也有显著影响，是酸沉降和大气光化学烟雾的主要贡献者。此外部分有机气溶胶化合物具有重要的源指示作用，如多环芳烃(PAHs)主要由化石燃料、生物质等的不完全燃烧产生；藿烷类化合物是燃料油、煤和润滑剂的生物标记物，可以用来识别机动车排放源；正构烷烃可当做化石燃料利用和生物源排放的标记物，对这些示踪物进行分析，可以判断出颗粒物的来源特征。

有机气溶胶作为大气细颗粒物的重要组成部分，对大气气候、生存环境和人类健康有着不容忽视的影响和危害，因此对其进行精准测定及确定其污染特征是我们防控治污的关键一步。目前国内外对颗粒物有机分子组分测量主要分为离线测量和在线测量两种方式，离线采样方法基本是基于膜采样器或者使用微孔均匀沉积式多级碰撞采样器等分级撞击采样器实现，将采样后的采样器拿到实验室进行一系列离线后处理(包括溶剂萃取、预浓缩及衍生化方法)及检测。离线测量能识别出的物种有限，且前处理流程复杂，时间分辨率低，不能实时反映大气组分变化。在线测量方法主具有时间分辨率高、自动化、节省人力和时间成本、实时反映大气组分等优点，主要包括热解吸气相色谱(thermal desorptionaerosol GC/MS-FID，TAG)、化学电离质谱(chemical ionization mass spectrometry，CIMS)和质子转移反应质谱(proton transfer reaction mass spectrometry，PTR-MS)等。

基于热脱附的气相色谱法具有操作简单、样品利用率高等优点，已被用于大气颗粒物中痕量有机物的测定。目前商业化的设备主要是基于Williams等2006年搭建的热解吸气相色谱TAG仪器，主要用于对大气颗粒中的有机化合物进行自动、高时间分辨率的收集和GC-MS分析。之后，国内外在TAG的基础上对其前处理以及分离系统进行了不同程度的改进与设计，提高了其检出分离性能。

但是目前对颗粒有机物的在线采集模块一般是基于不可更换的钝化不锈钢滤膜或者内部需进行钝化处理的以不锈钢为材质的石英纤维滤膜富集模块。该采集模块的钝化处理一般需要拿到美国Restek公司进行内部去活特殊操作，该钝化步骤在很大程度上增加了设备的成本且降低了时间效率。此外，目前对采集到的有机物直接进行色谱柱柱头富集或者仅仅依靠温度对其进行二次富集，很大程度上会导致C8-C14高挥发性物质在系统中发生穿透，从而损失对活泼性物质的测量信息，减少了仪器多物种测量的丰富度和全面性。

发明内容