本發(fā)明涉及大氣環(huán)境監(jiān)測相關(guān)研究領(lǐng)域，具體涉及到一種水洗式無濾膜大氣顆粒物采樣裝置。

背景技術(shù)：

大氣顆粒物污染已經(jīng)成為目前社會關(guān)注的熱點(diǎn)，大氣顆粒物水溶液樣品的獲取是大氣顆粒物的源解析以及由大氣顆粒物引發(fā)的相關(guān)疾病的病理研究的基礎(chǔ)。

對于大氣顆粒物水溶液的獲取，目前的做法是先通過濾膜式大氣顆粒物采樣器采樣，然后把濾膜剪碎與純水混合，經(jīng)超聲震蕩后離心而得，這一方法使原本分散在大氣中的大氣顆粒物顆粒被強(qiáng)制集中粘附在濾膜上，改變了顆粒的表面電荷等物理狀態(tài)，同時(shí)也在水溶液中引入了由濾膜本身帶來的二次污染。另外，高效率的水洗需要針對不同種類的顆粒，設(shè)置相應(yīng)的最佳水洗參數(shù)。

因此，針對目前大氣顆粒物水溶液樣品獲取方法中的不足和缺點(diǎn)，確有必要提供一種大氣顆粒物采樣裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以直接獲取未經(jīng)破壞和二次污染的原始大氣的水洗式無濾膜大氣顆粒物采樣裝置，以實(shí)現(xiàn)直接、無損和高效地采集大氣顆粒物水溶液樣品。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種水洗式無濾膜大氣顆粒物采樣裝置，其包括大氣顆粒物切割模塊、大氣顆粒物水洗分離模塊和樣品收集模塊；

大氣顆粒物切割模塊包括大氣顆粒物切割器和氣泵，大氣顆粒物切割器的出氣口與氣泵的進(jìn)氣口連接；

大氣顆粒物水洗分離模塊通過水洗的方式將顆粒物從大氣中分離出來，大氣顆粒物水洗分離模塊上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口和排液口，大氣顆粒物水洗分離模塊的進(jìn)氣口與氣泵的出氣口連接；

樣品收集模塊包括樣品箱，樣品箱上設(shè)有進(jìn)液口，大氣顆粒物水洗分離模塊的排液口與樣品箱的進(jìn)液口相連接，含有顆粒物的水洗液體流入到樣品箱中。

本發(fā)明利用大氣顆粒物切割器將大氣中的顆粒物分割后，由氣泵送入到大氣顆粒物水洗分離模塊中，從而將顆粒物通過水洗的方式從大氣中分離出來，被分離出來的含有顆粒物的水洗液體通過排液口流入到樣品箱中，本發(fā)明直接通過用水沖洗含有顆粒物的大氣，使得顆粒物混合在純水中并與大氣分離，無需使用濾膜，不會改變顆粒的物理狀態(tài)，從而能直接無損地采集到大氣顆粒物水溶液樣品。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述大氣顆粒物水洗分離模塊包括一級水洗器和二級水洗器，一級水洗器包括箱體，箱體內(nèi)的頂部設(shè)有噴淋頭，箱體上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口和出水口，箱體的出水口位于其進(jìn)氣口和出氣口的下方，箱體的進(jìn)氣口與氣泵的出氣口連接；二級水洗器為泡沫洗滌器，箱體的出氣口與泡沫洗滌器的進(jìn)氣口連接，箱體的出水口與泡沫洗滌器的底部相連通，泡沫洗滌器的排液口與樣品箱的進(jìn)液口相連接。

本大氣顆粒物水洗分離模塊設(shè)有兩級水洗器，其中，一級水洗器采用噴淋水的方式對大氣進(jìn)行沖洗，大氣中的顆粒物被沖洗后大部分會與純水混合在一起，含有顆粒物的水洗液體流入到樣品箱中，從而完成顆粒物的初級分離；經(jīng)過一級水洗器后的大氣進(jìn)入到泡沫洗滌器中，大氣中剩余的顆粒物在泡沫洗滌器中與泡沫狀態(tài)的液體充分接觸，大氣中剩余的顆粒物再次被分離，從而完成顆粒物的再次分離，這樣一來能有效提高大氣中顆粒物的分離效率和分離干凈度。而另一方面由于大氣在經(jīng)過一級水洗器后整體濕度會增加，而大氣中顆粒物的濕度也增加，濕度較大的顆粒物與泡沫狀態(tài)的液體更容易相結(jié)合，從而使得顆粒物的分離更加徹底。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述樣品箱設(shè)有循環(huán)排水管，箱體上設(shè)有進(jìn)水口，樣品箱的循環(huán)排水管與一水泵的進(jìn)液口連接，水泵的出液口與一三通閥的進(jìn)口連接，三通閥的第一出口與泡沫洗滌器的進(jìn)水口連接、第二出口與箱體的進(jìn)水口的連接。將樣品箱、箱體和泡沫洗滌器相連通形成一個(gè)閉環(huán)供水系統(tǒng)，從而使得水可以重復(fù)循環(huán)利用，便于控制顆粒物樣液的濃度和提高水有效利用率。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述采樣裝置還包括控制模塊，樣品箱內(nèi)設(shè)有水位監(jiān)測器，樣品箱上設(shè)有補(bǔ)給進(jìn)水管，大氣顆粒物切割器的出氣口與氣泵的進(jìn)氣口之間設(shè)有氣體流量計(jì)，三通閥的第二出口與箱體的進(jìn)水口之間設(shè)有水體流量計(jì)，所述氣泵和水泵的控制端與控制模塊的輸出端口相連接，所述水位監(jiān)測器、氣體流量計(jì)和水體流量計(jì)的信號輸出端分別與控制模塊的輸入端口相連接。

本采樣裝置利用控制模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，能控制氣體流速、水流速、壓強(qiáng)等參數(shù)，保證了顆粒切割的準(zhǔn)確性和水洗高效性；控制模塊通過水位監(jiān)測器檢測到樣品箱中的液面高度是否高于循環(huán)排水管的位置，如果是，則依次啟動(dòng)大氣顆粒物切割模塊和大氣顆粒物水洗分離模塊，否，則需要通過補(bǔ)給進(jìn)水管對樣品箱進(jìn)行補(bǔ)水；此過程中，氣體流量計(jì)把當(dāng)前氣體流量值反饋給控制模塊，控制模塊輸出控制信號控制氣泵的工作，使氣體流速滿足顆粒切割的要求，保證顆粒的切割效率；根據(jù)水體流量計(jì)反饋的信號，控制模塊輸出信號控制水泵，進(jìn)而調(diào)節(jié)噴淋頭的噴淋效果。

進(jìn)一步地，所述箱體的進(jìn)氣口與氣泵的出氣口之間設(shè)有第一減壓閥，三通閥的第一出口與泡沫洗滌器的進(jìn)水口之間設(shè)有第二減壓閥。

進(jìn)一步地，所述大氣顆粒物切割器的進(jìn)氣口處設(shè)有用于過濾雜物的篩網(wǎng)。

進(jìn)一步地，所述泡沫洗滌器設(shè)有多層篩板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明直接通過用水沖洗含有顆粒物的大氣，使得顆粒物混合在純水中并與大氣分離，無需使用濾膜，不會改變顆粒的物理狀態(tài)，從而能直接無損地采集到大氣顆粒物水溶液樣品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明水洗式無濾膜大氣顆粒物采樣裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。

實(shí)施例

請參照圖1，一種水洗式無濾膜大氣顆粒物采樣裝置，其包括大氣顆粒物切割模塊、大氣顆粒物水洗分離模塊、樣品收集模塊和控制模塊。

大氣顆粒物切割模塊包括大氣顆粒物切割器10和氣泵20，大氣顆粒物切割器10的出氣口與氣泵20的進(jìn)氣口連接，其中大氣顆粒物切割器10的進(jìn)氣口處設(shè)有用于過濾雜物的篩網(wǎng)11。

大氣顆粒物水洗分離模塊通過水洗的方式將顆粒物從大氣中分離出來，大氣顆粒物水洗分離模塊上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口和排液口，大氣顆粒物水洗分離模塊的進(jìn)氣口與氣泵20的出氣口連接。

在本實(shí)施例中，所述大氣顆粒物水洗分離模塊包括一級水洗器和二級水洗器，一級水洗器包括箱體30，箱體30內(nèi)的頂部設(shè)有噴淋頭31，箱體30上設(shè)有進(jìn)氣口32、出氣口33和出水口34，箱體的出水口34位于其進(jìn)氣口32和出氣口33的下方，箱體30的進(jìn)氣口32與氣泵20的出氣口連接。

二級水洗器為泡沫洗滌器40，箱體30的出氣口33與泡沫洗滌器40的進(jìn)氣口42連接，箱體30的出水口34與泡沫洗滌器40的底部相連通，其中，泡沫洗滌器40設(shè)有多層篩板41，多層篩板41與泡沫洗滌器40的排氣口44之間設(shè)有排氣阻水孔板46。從箱體的出氣口排出的大氣進(jìn)入泡沫洗滌器后，依次經(jīng)過多層篩板、排氣阻水孔板從泡沫洗滌器的排氣口排出。

樣品收集模塊包括樣品箱50，樣品箱50上設(shè)有進(jìn)液口53，泡沫洗滌器40的排液口45與樣品箱50的進(jìn)液口53相連接，樣品箱50設(shè)有循環(huán)排水管56，箱體30上設(shè)有進(jìn)水口35，樣品箱50的循環(huán)排水管56與一水泵60的進(jìn)液口連接，水泵60的出液口與一三通閥70的進(jìn)口連接，三通閥70的第一出口與泡沫洗滌器40的進(jìn)水口43連接、第二出口與箱體30的進(jìn)水口35的連接，箱體30的進(jìn)氣口32與氣泵20的出氣口之間設(shè)有第一減壓閥21，三通閥70的第一出口與泡沫洗滌器40的進(jìn)水口43之間設(shè)有第二減壓閥71。樣品箱50底部還設(shè)有樣品采集管51，樣品采集管51上設(shè)有閥門52。

將樣品箱、箱體和泡沫洗滌器相連通形成一個(gè)閉環(huán)供水系統(tǒng)，從而使得水可以重復(fù)循環(huán)利用，便于控制顆粒物樣液的濃度和提高水有效利用率。

所述采樣裝置還包括控制模塊80，樣品箱50內(nèi)設(shè)有水位監(jiān)測器55，樣品箱50上設(shè)有補(bǔ)給進(jìn)水管54，大氣顆粒物切割器10的出氣口與氣泵20的進(jìn)氣口之間設(shè)有氣體流量計(jì)12，三通閥70的第二出口與箱體30的進(jìn)水口35之間設(shè)有水體流量計(jì)72，所述氣泵20和水泵60的控制端與控制模塊80的輸出端口相連接，所述水位監(jiān)測器55、氣體流量計(jì)12和水體流量計(jì)72的信號輸出端分別與控制模塊80的輸入端口相連接。

本發(fā)明利用大氣顆粒物切割器將大氣中的顆粒物分割后，由氣泵送入到大氣顆粒物水洗分離模塊中，從而將顆粒物通過水洗的方式從大氣中分離出來，被分離出來的含有顆粒物的水洗液體流入到樣品箱中，本發(fā)明直接通過用水沖洗含有顆粒物的大氣，使得顆粒物混合在純水中并與大氣分離，無需使用濾膜，不會改變顆粒的物理狀態(tài)，從而能直接無損地采集到大氣顆粒物水溶液樣品。

本大氣顆粒物水洗分離模塊設(shè)有兩級水洗器，其中，一級水洗器采用噴淋水的方式對大氣進(jìn)行沖洗，大氣中的顆粒物被沖洗后大部分會與純水混合在一起，含有顆粒物的水洗液體流入到樣品箱中，從而完成顆粒物的初級分離；經(jīng)過一級水洗器后的大氣進(jìn)入到泡沫洗滌器中，大氣中剩余的顆粒物在泡沫洗滌器中與泡沫狀態(tài)的液體充分接觸，大氣中剩余的顆粒物再次被分離，從而完成顆粒物的再次分離，這樣一來能有效提高大氣中顆粒物的分離效率和分離干凈度。而另一方面由于大氣在經(jīng)過一級水洗器后整體濕度會增加，而大氣中顆粒物的濕度也增加，濕度較大的顆粒物與泡沫狀態(tài)的液體更容易相結(jié)合，從而使得顆粒物的分離更加徹底。

本采樣裝置利用控制模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，能控制氣體流速、水流速、壓強(qiáng)等參數(shù)，保證了顆粒切割的準(zhǔn)確性和水洗高效性；控制模塊通過水位監(jiān)測器檢測到樣品箱中的液面高度是否高于循環(huán)排水管的位置，如果是，則依次啟動(dòng)大氣顆粒物切割模塊和大氣顆粒物水洗分離模塊，否，則需要通過補(bǔ)給進(jìn)水管對樣品箱進(jìn)行補(bǔ)水；此過程中，氣體流量計(jì)把當(dāng)前氣體流量值反饋給控制模塊，控制模塊輸出控制信號控制氣泵的工作，使氣體流速滿足顆粒切割的要求，保證顆粒的切割效率；根據(jù)水體流量計(jì)反饋的信號，控制模塊輸出信號控制水泵，進(jìn)而調(diào)節(jié)噴淋頭的噴淋效果。

綜上所述，本發(fā)明利用大氣顆粒物切割器將大氣中的顆粒物分割后，由氣泵送入到大氣顆粒物水洗分離模塊中，從而將顆粒物通過水洗的方式從大氣中分離出來，被分離出來的含有顆粒物的水洗液體流入到樣品箱中，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明直接通過用水沖洗含有顆粒物的大氣，使得顆粒物混合在純水中并與大氣分離，無需使用濾膜，不會改變顆粒的物理狀態(tài)，從而能直接無損地采集到大氣顆粒物水溶液樣品；

2、本大氣顆粒物水洗分離模塊對大氣進(jìn)行二級分離，能有效提高大氣中顆粒物的分離效率和分離干凈度；

3、大氣在經(jīng)過一級水洗器后整體濕度會增加，而大氣中顆粒物的濕度也增加，濕度較大的顆粒物與泡沫狀態(tài)的液體更容易相結(jié)合，從而使得顆粒物的分離更加徹底；

4、本采樣裝置利用控制模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，能控制氣體流速、水流速、壓強(qiáng)等參數(shù)，保證了顆粒切割的準(zhǔn)確性和水洗高效性。

上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。