生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】為了降低在線檢測(cè)技術(shù)對(duì)客觀因素的要求和檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性與成本，提高針對(duì)高濕度或半揮發(fā)性微納米氣溶膠的檢測(cè)精度，高效獲得微納米氣溶膠粒子樣品，本發(fā)明提出了一種針對(duì)微納米氣溶膠的濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置。通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施：第一，可實(shí)現(xiàn)高溫、高濕度或具有半揮發(fā)性微納米氣溶膠的有效在線檢測(cè)；第二，鑒于紫外吸收檢測(cè)具有特征檢測(cè)波長(zhǎng)，因此可有效針對(duì)生產(chǎn)粉塵進(jìn)行檢測(cè)，不受其它來(lái)源粉塵的干擾；第三，可實(shí)現(xiàn)微納米氣溶膠的現(xiàn)場(chǎng)采樣，便于進(jìn)一步檢測(cè)氣溶膠的理化特性；第四，可有效降低微納米氣溶膠在線檢測(cè)成本。
【專利說(shuō)明】生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納米氣溶膠的在線檢測(cè)技術(shù)，特別是一種針對(duì)生產(chǎn)環(huán)境中利用濕法和紫外吸收法的在線檢測(cè)空氣中微納米氣溶膠濃度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微納米氣溶膠是指漂浮、飛散于空氣中至少一維粒度尺寸為微米、亞微米或納米量級(jí)的固體或(和)液體微粒與氣體載體共同組成的多相體系。微納米氣溶膠可以通過(guò)呼吸、皮膚接觸等方式進(jìn)入生物體內(nèi)，參與生物體的消化系統(tǒng)和血液循環(huán)系統(tǒng)中，從而對(duì)生物體的健康造成極大的危害。
[0003]目前生產(chǎn)環(huán)境中的微納米氣溶膠在線檢測(cè)的原理基本屬于稱重法或光散射法兩種。其中濾膜稱重法是測(cè)定空氣中氣溶膠(顆粒物)質(zhì)量濃度的最基本方法。TEOM震蕩微天平根據(jù)集聚于濾膜上氣溶膠粒子的質(zhì)量與微天平震蕩頻率之間的關(guān)系，通過(guò)將頻率轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來(lái)測(cè)量氣溶膠濃度，它的缺點(diǎn)是裝置體積比較大，不適合攜帶至現(xiàn)場(chǎng)做測(cè)試，且價(jià)格比較昂貴；某些基于 光散射的測(cè)量?jī)x器利用氣溶膠粒子在經(jīng)過(guò)激光照射區(qū)域時(shí)會(huì)造成光線的散射，通過(guò)測(cè)量散射光的強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)粉塵的濃度，散射光的疊加會(huì)對(duì)粉塵測(cè)量結(jié)果造成較大的誤差，且光學(xué)系統(tǒng)較為復(fù)雜。
[0004]在現(xiàn)有基于濾膜稱重法的在線檢測(cè)手段中，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題:對(duì)微天平精確度要求高；檢測(cè)數(shù)據(jù)受客觀因素影響較大；對(duì)高濕度或揮發(fā)性的氣溶膠檢測(cè)精度低?；诠馍⑸浞ǖ臋z測(cè)技術(shù)中，主要存在技術(shù)原理復(fù)雜；另外，操作繁瑣；難以獲得微納米氣溶膠粒子樣品，不便于深入研究分析微納米氣溶膠的理化特性。
[0005]中國(guó)專利號(hào)ZL 200810020527.5公開(kāi)了一種空氣中微納米粉塵的高效捕集設(shè)備，利用去離子水、低揮發(fā)性的有機(jī)溶劑或含有0.1%~1.0%wt表面活性劑的去離子水，實(shí)現(xiàn)空氣中的微納米粉塵顆粒的高效采集。此設(shè)備雖實(shí)現(xiàn)空氣中微納米粉塵的高效采集，但僅獲得粉塵顆粒樣品，仍需離線檢測(cè)才能獲得空氣中粉塵的濃度數(shù)值，所測(cè)數(shù)據(jù)具有滯后性。針對(duì)突發(fā)性氣溶膠污染事件，易喪失采取有效合理措施的最佳時(shí)間。但由于其具有高效捕集微納米粉塵的能力，可作為本發(fā)明的濕法采樣系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)方法及裝置，可有效解決現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
[0007]一種生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，包括濕法采樣系統(tǒng)、捕集液檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述捕集液檢測(cè)系統(tǒng)包括第一電磁閥門(mén)、第二電磁閥門(mén)、樣品池、紫外分光光度計(jì)、循環(huán)水泵和連接水管；控制系統(tǒng)通過(guò)串口通信數(shù)據(jù)線與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的紫外分光光度計(jì)連接，利用數(shù)據(jù)線與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的第一電磁閥門(mén)、第二電磁閥門(mén)和循環(huán)水泵連接；在濕法采樣系統(tǒng)的儲(chǔ)液槽上開(kāi)兩孔，利用連接水管與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的第一電磁閥門(mén)和循環(huán)水泵連接，形成檢測(cè)回路；所述的第一電磁閥門(mén)設(shè)置在樣品池的出液口和濕法采樣系統(tǒng)之間；所述的第二電池閥門(mén)設(shè)置在樣品池的進(jìn)液口和濕法采樣系統(tǒng)之間；所述的循環(huán)水泵設(shè)置在第二電池閥門(mén)和濕法采樣系統(tǒng)之間；所述樣品池設(shè)置在紫外分光光度計(jì)的檢測(cè)光路中，保證測(cè)樣光線順利通過(guò)樣品池。
[0008]所述控制系統(tǒng)包括單片機(jī)、液晶顯示終端、SD卡存儲(chǔ)模板、繼電器和串口通信數(shù)據(jù)線。
[0009]所述樣品池的主體材料采用不透明、不與捕集液或氣溶膠粒子反應(yīng)的金屬材料或高分子材料，兩端封口，封口材料為石英玻璃片。
[0010]所述樣品池采用下進(jìn)水上出水結(jié)構(gòu)。
[0011]所述樣品池的兩端設(shè)置法蘭。
[0012]所述的循環(huán)水泵設(shè)置有可調(diào)節(jié)流量的流量計(jì)。
[0013]上述技術(shù)方案可進(jìn)一步改進(jìn)為:所述控制系統(tǒng)中液晶顯示終端采用觸摸屏顯示終端。
[0014]上述技術(shù)方案可進(jìn)一步改進(jìn)為:所述控制系統(tǒng)中液晶顯示終端還包含有一報(bào)警提示系統(tǒng)。
[0015]為了降低在線檢測(cè)技術(shù)對(duì)客觀因素的要求和檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性與成本，提高針對(duì)高濕度或半揮發(fā)性微納米氣溶膠的檢測(cè)精度，高效獲得微納米氣溶膠粒子樣品。本發(fā)明提出了一種針對(duì)微納米氣溶膠的濕式紫外吸收法在線檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0016]a.利用濕法采樣系統(tǒng)將生產(chǎn)環(huán)境中的微納米氣溶膠粒子高效采集并分散于捕集液中；
[0017]b.利用控制系統(tǒng)中的單片機(jī)控制繼電器的閉合，驅(qū)使捕集液檢測(cè)系統(tǒng)中的弟一電磁閥門(mén)、第二電磁閥門(mén)和循環(huán)水泵的開(kāi)關(guān)，使得捕集液定時(shí)在紫外分光光度計(jì)的檢測(cè)光路中循環(huán)流動(dòng)；
[0018]c.單片機(jī)通過(guò)串口通線控制紫外分光光度計(jì)的運(yùn)作，實(shí)時(shí)獲取紫外分光光度計(jì)的實(shí)時(shí)原始數(shù)據(jù)后，經(jīng)解析計(jì)算轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)空氣中微納米氣溶膠的濃度值，顯示于液晶顯不終端并保存于SD卡中。
[0019]步驟b所述的檢測(cè)回路中捕集液流量小于10ml/min時(shí)，回路為連續(xù)進(jìn)樣循環(huán)。
[0020]步驟b所述的檢測(cè)回路中捕集液流量大于或等于10ml/min時(shí)，回路為間歇式進(jìn)樣，檢測(cè)周期為40s。
[0021]步驟c中所述的解析計(jì)算公式采用C。= —^ X 100? ；
[0022]其中，η表示濕法采樣系統(tǒng)I的采集效率，% ；
[0023]C0表示采樣點(diǎn)處空氣中微納米氣溶膠粒子濃度，g/L ；
[0024]Vl表示濕法采樣系統(tǒng)I中捕集液的體積，L ；
[0025]vG表示進(jìn)入濕法采樣系統(tǒng)I的氣體流速，L/s ；
[0026]t表示在線檢測(cè)時(shí)間，s ;
[0027]A表示被測(cè)物質(zhì)的紫外吸光度；
[0028]m=_r___表示吸收參數(shù)；
[0029]n表示誤差系數(shù)。[0030]本發(fā)明既可用于職業(yè)場(chǎng)所的生產(chǎn)環(huán)境中的單一成分的氣溶膠在線檢測(cè)，也可用于在線檢測(cè)復(fù)雜氣溶膠環(huán)境中的具有紫外吸收波長(zhǎng)的特定氣溶膠粒子。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果:
[0032]1、技術(shù)原理簡(jiǎn)單，相對(duì)于傳統(tǒng)的微震蕩系統(tǒng)和光散射檢測(cè)儀器，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；
[0033]2、可實(shí)現(xiàn)高濕度或具有半揮發(fā)性微納米氣溶膠的有效檢測(cè)；
[0034]3、既能實(shí)現(xiàn)微納米氣溶膠的在線檢測(cè)，又能對(duì)其進(jìn)行高效捕獲，便于進(jìn)一步進(jìn)行氣溶膠粒子的理化分析測(cè)試；
[0035]4、鑒于紫外吸收檢測(cè)具有特征檢測(cè)波長(zhǎng)，因此可有效針對(duì)生產(chǎn)粉塵進(jìn)行檢測(cè)，不受其它來(lái)源粉塵的干擾；
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2是本發(fā)明的所述裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖3是本發(fā)明樣品池4的正視圖。
[0039]圖4是本發(fā)明樣品池4的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本發(fā)明生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)，包括濕法采樣系統(tǒng)1、控制系統(tǒng)和捕集液檢測(cè)系統(tǒng)。控制系統(tǒng)控制檢測(cè)路線的閉合、數(shù)據(jù)的讀取、轉(zhuǎn)換、計(jì)算、顯示和存儲(chǔ)。濕法采樣系統(tǒng)I負(fù)責(zé)微納米氣溶膠的濕法采集。捕集液檢測(cè)系統(tǒng)是利用紫外分光光度計(jì)2實(shí)時(shí)檢測(cè)捕集液中樣品的吸光度。
[0041]濕法采樣系統(tǒng)I是基于專利號(hào)為ZL200810020527.5公開(kāi)的高效捕集設(shè)備。在設(shè)備的儲(chǔ)液槽上開(kāi)兩孔，利用連接水管與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的第一電磁閥門(mén)3和循環(huán)水泵6連接，形成檢測(cè)回路。捕集液檢測(cè)系統(tǒng)包括第一電磁閥門(mén)3、第二電磁閥門(mén)5、樣品池4、紫外分光光度計(jì)2、循環(huán)水泵6和連接水管；循環(huán)水泵6帶有可調(diào)節(jié)流量的流量計(jì)?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)串口通信數(shù)據(jù)線與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的紫外分光光度計(jì)2連接，利用數(shù)據(jù)線與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的第一電磁閥門(mén)3、第二電磁閥門(mén)5和循環(huán)水泵6連接；第一電磁閥門(mén)3設(shè)置在樣品池4的出液口和濕法采樣系統(tǒng)I之間；第二電池閥門(mén)5設(shè)置在樣品池4的進(jìn)液口和濕法采樣系統(tǒng)I之間；循環(huán)水泵6設(shè)置在第二電池閥門(mén)5和濕法采樣系統(tǒng)I之間；樣品池4設(shè)置在紫外分光光度計(jì)2的檢測(cè)光路中，保證測(cè)樣光線順利通過(guò)樣品池4。樣品池4采用下進(jìn)水上出水結(jié)構(gòu)，并兩端設(shè)置法蘭；其主體材料采用不透明、不與捕集液或氣溶膠粒子反應(yīng)的金屬材料或高分子材料，兩端封口，封口材料為石英玻璃片。
[0042]圖1所示的是本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖?？刂葡到y(tǒng)包括單片機(jī)、液晶顯示終端、SD卡存儲(chǔ)模板、繼電器和串口通信數(shù)據(jù)線?？刂葡到y(tǒng)中液晶顯示終端采用觸摸屏顯示終端，液晶顯示終端還包含有一報(bào)警提示系統(tǒng)。
[0043]在常溫常壓下，將裝置的各部件按照?qǐng)D1和圖2的結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配和連接。利用螺絲將樣品池4的法蘭固定在紫外分光光度計(jì)2的測(cè)樣室的兩端，保證測(cè)樣光線順利通過(guò)樣品池4,樣品池4的正視圖和側(cè)視圖見(jiàn)圖3、4。[0044]對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠粒子的濃度與濕法采樣系統(tǒng)I中溶液的粒子溶度存在以下關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述裝置包括濕法采樣系統(tǒng)(I)、捕集液檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述捕集液檢測(cè)系統(tǒng)包括第一電磁閥門(mén)(3)、第二電磁閥門(mén)(5)、樣品池(4)、紫外分光光度計(jì)(2)和循環(huán)水泵(6);控制系統(tǒng)通過(guò)串口通信數(shù)據(jù)線與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的紫外分光光度計(jì)(2)連接，利用數(shù)據(jù)線與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的第一電磁閥門(mén)(3)、第二電磁閥門(mén)(5)和循環(huán)水泵(6)連接；在濕法采樣系統(tǒng)(I)的儲(chǔ)液槽上開(kāi)兩孔，利用連接水管與捕集液檢測(cè)系統(tǒng)的第一電磁閥門(mén)(3)和循環(huán)水泵(6)連接，形成檢測(cè)回路；所述的第一電磁閥門(mén)(3)設(shè)置在樣品池(4)的出液口和濕法采樣系統(tǒng)(I)之間；所述的第二電池閥門(mén)(5)設(shè)置在樣品池(4)的進(jìn)液口和濕法采樣系統(tǒng)(I)之間；所述的循環(huán)水泵(6 )設(shè)置在第二電池閥門(mén)(5 )和濕法采樣系統(tǒng)(I)之間；所述樣品池(4 )設(shè)置在紫外分光光度計(jì)(2)的檢測(cè)光路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括單片機(jī)、液晶顯示終端、SD卡存儲(chǔ)模板、繼電器和串口通信數(shù)據(jù)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述樣品池(4)的主體材料采用不透明、不與捕集液或氣溶膠粒子反應(yīng)的金屬材料或高分子材料，其兩端封口，封口材料為石英玻璃片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述樣品池(4)采用下進(jìn)水上出水結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述樣品池(4) 的兩端設(shè)置法蘭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述的循環(huán)水泵(6)設(shè)置有可調(diào)節(jié)流量的流量計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)中液晶顯示終端采用觸摸屏顯示終端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)環(huán)境微納米氣溶膠濕式紫外吸收法在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)中液晶顯示終端設(shè)置報(bào)警提示系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK104020087SQ201310063696
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】楊毅, 茆平, 范柏超, 王連軍, 馮曙艷 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)連云港研究院, 南京理工大學(xué)