專利名稱：一種pm10單級大氣采樣切割器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及環(huán)境大氣采集與監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種PMlO單級大氣采樣切割器。
背景技術(shù)：
大氣環(huán)境對人們的生活及健康有著至關(guān)重要的影響，因此對于大氣環(huán)境中的顆粒物的監(jiān)控也尤為重要。一直以來，PMlO可吸入顆粒物都是大氣環(huán)境的監(jiān)測的重點，PMlO指的是空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑< 10 μ m的顆粒，也稱為可吸入顆粒物，通過呼吸系統(tǒng)可以吸入人體，而且在環(huán)境中滯留時間較長，以及吸附的重金屬和有毒有害物質(zhì)較多，因而對人體的健康會產(chǎn)生重要影響?？晌腩w粒物被人吸入后，會累積在呼吸系統(tǒng)中，PMlO顆粒物通常沉積在上呼吸道，易引發(fā)許多疾病。PMlO作為空氣中的重要污染物，能夠反映一個地區(qū)的氣溶膠狀況，是空氣質(zhì)量評價的重要指標。大氣顆粒物的分級采集技術(shù)中最主要采用的是沖擊切割技術(shù)，即利用慣性沖擊原理對顆粒物進行分級采樣，同時采集PMlO以及氣態(tài)POPs，就需要采用多功能采樣器。由于我國對氣溶膠顆粒的研究起步比較晚，國內(nèi)環(huán)保部門使用的氣溶膠顆粒的采樣設(shè)備大都靠國外的引進，國內(nèi)設(shè)計和生產(chǎn)氣溶膠采集設(shè)備的能力較弱，尚無較強的競爭能力。在國際上較常用的MOUDIMMI、Andersen八級沖擊采樣器、Sioutas Cascade Impactor (SKC)，其流量僅為9L/min-90L/min，而且體積較小，遠遠不能滿足顆粒態(tài)POPs分析所要求的樣品量。此外，這些采樣器也都不能同時采集氣態(tài)POPs。而在大氣POPs研究中較為常用的大流量采樣器，如Tisch Environmental、Thermo Scientific和Digitel等，雖然能夠同時采集顆粒態(tài)和氣態(tài)污染物，但是其采集的顆粒物也基本為總懸浮顆粒物(TSP)，實現(xiàn)不了顆粒物的分級采集。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種PMlO單級大氣采樣切割器。可同時地有效采集空氣中的PMlO氣溶膠和環(huán)境空氣中農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳香烴等物質(zhì)，實現(xiàn)顆粒物的分級采集。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種PMlO單級大氣采樣切割器，所述 PMlO單級大氣采樣切割器為圓柱形，直徑為mm ；所述PMlO單級大氣采樣切割器包括切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層，所述切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層依次密封串接；所述沖擊咀層包括沖擊咀及沖擊咀板，所述沖擊咀等距排列并垂直插入所述沖擊咀板形成環(huán)狀圈，所述沖擊咀數(shù)量為6、個，所述沖擊咀為管狀，內(nèi)徑為l(Tl2mm，外徑為1^20 mm，高為^ 58mm ；所述沖擊板層設(shè)有沖擊板，所述沖擊板為環(huán)形凹槽，所述凹槽高為觀 30 mm,外徑為298 302 mm,內(nèi)徑為198 202 mm ；所述沖擊咀底部與所述沖擊板底部的距離為 5 6 mm。[0006]作為上述方案的改進，所述切割口蓋層為球面結(jié)構(gòu)。作為上述方案的改進，所述濾膜收集層高為448、52 mm,內(nèi)設(shè)有石英濾膜及用于支撐所述濾膜的濾篩網(wǎng)；所述石英濾膜為矩形，長為8(T100 mm,寬為15(Tl80 mm。作為上述方案的改進，所述氣態(tài)有機污染物收集層為管狀，高為12(Tl30mm，內(nèi)徑為8(T100 mm;所述氣態(tài)有機污染物收集層內(nèi)套有玻璃管，所述玻璃管內(nèi)設(shè)有用于收集氣態(tài)POPs的吸附體；所述吸附體設(shè)有三層，由上至下分別為聚氨酯泡沫、吸附樹脂、聚氨酯泡沫。作為上述方案的改進，所述沖擊咀板上設(shè)有第一環(huán)形凹槽及第二環(huán)形凹槽，所述第一環(huán)形凹槽、第二環(huán)形凹槽及沖擊咀板同軸，所述第一環(huán)形凹槽直徑為248 252 mm，寬為 14 16 mm，所述第二環(huán)形凹槽直徑為198 202 mm,寬為19 21 mm ；所述沖擊咀形成的環(huán)狀圈與所述沖擊咀板同軸，直徑為218 222mm ；距離所述沖擊咀板中心4(T50mm處設(shè)有三個用于連接所述切割口蓋層和沖擊板層的連接口，所述連接口成等邊三角形分布，直徑為5 7 mm。作為上述方案的改進，所述沖擊板層還設(shè)有支架，所述支架包括三個位于同一水平高度的卡口及用于支撐所述沖擊板的水平墊板；所述卡口設(shè)于所述沖擊板內(nèi)壁并通過螺母與所述水平墊板固定連接；所述水平墊板為空心圓柱體，外徑為278 282 mm，內(nèi)徑為 198 202 mm。作為上述方案的改進，所述出氣層底部設(shè)有與采樣器連接的連接孔。作為上述方案的改進，所述切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層之間分別通過箱扣密封串接。實施本實用新型的有益效果在于突破了以往空氣采樣器均為中小流量的特點， 300L/min中的流量設(shè)計標準可以滿足PCffs采樣需求。本實用新型獲取的顆粒物和溶膠細粒子的界限為PM10，氣體沿所述切口蓋層回旋進入所述大氣采樣切割器，并通過所述沖擊咀層的沖擊咀，形成穩(wěn)定均勻的氣流。氣流自所述沖擊咀流出，沖向所述沖擊板層的沖擊板上，由于不同粒徑段的顆粒物質(zhì)量不同，粒徑不同，各種顆粒物的沖擊速度與沖擊距離各異，粒徑小的顆粒物沖擊速度高，而粒徑大的顆粒物沖擊速度低，因此顆粒物撞擊在沖擊板底部時，粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物經(jīng)反彈后離開沖擊板，而粒徑大于10 μ m的顆粒物則滯留在沖擊板內(nèi)。此時粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物繼續(xù)保持與氣流的流向一致穿過所述沖擊板層。隨后氣流進入所述濾膜收集層，粒徑小于或等于IOym的顆粒物會截留在所述濾膜上，實現(xiàn)顆粒物的分級采集。氣流離開所述濾膜收集層后進入氣態(tài)有機污染物收集層，氣流中的氣態(tài)PCPs經(jīng)所述氣態(tài)有機污染物收集層的吸附物吸附后實現(xiàn)了氣態(tài)污染物的有效分離。最后，氣流沿所述出氣層流出，完成分離過程，使得切割粒徑更加精確，空氣中的目標顆粒物在慣性沖擊力切割下達到精確的分層。
圖1是本發(fā)明一種PMlO單級大氣采樣切割器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種PMlO單級大氣采樣切割器中沖擊咀層2的俯視圖；圖3是本發(fā)明一種PMlO單級大氣采樣切割器中沖擊咀層2的沖擊咀21的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是經(jīng)本發(fā)明一種PMlO單級大氣采樣切割器采樣切割后其捕集的平均效率測試數(shù)據(jù)的圖表。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。如圖1所示，所述PMlO單級大氣采樣切割器為圓柱形，直徑為290 310 mm。所述 PMlO單級大氣采樣切割器包括切割口蓋層1、沖擊咀層2、沖擊板層3、濾膜收集層4、氣態(tài)有機污染物收集層5及出氣層6，所述切割口蓋層1、沖擊咀層2、沖擊板層3、濾膜收集層4、氣態(tài)有機污染物收集層5及出氣層6依次密封串接。氣體沿所述切割口蓋層1進入后，依次進入所述沖擊咀層2、沖擊板層3、濾膜收集層4及氣態(tài)有機污染物收集層5，經(jīng)分級采樣切割后由出氣層6排出。由于本實用新型所述顆粒物和溶膠細粒子的界限為PM10，因此氣流中大于或等于10 μ m的顆粒物和溶膠細粒子會留在沖擊板層3，小于10 μ m的顆粒物和溶膠細粒子則留在濾膜收集層4，而氣態(tài)POPs最后會被氣態(tài)有機污染物收集層5所吸附收集。 所述沖擊板層3設(shè)有沖擊板31，所述沖擊板31為環(huán)形凹槽，所述凹槽高觀 30 mm, 外徑為298 302 mm,內(nèi)徑為198 202 mm。優(yōu)選地，所述外徑為300 mm，所述內(nèi)徑為200 mm。如圖2和圖3所示，所述沖擊咀層2包括沖擊咀21及沖擊咀板22，所述沖擊咀21 等距排列并垂直插入所述沖擊咀板22形成環(huán)狀圈，所述沖擊咀21數(shù)量為6、個，所述沖擊咀21為管狀，內(nèi)徑為10 12 mm,外徑為18 20 mm,高為55 58 mm。所述沖擊咀21底部與所述沖擊板31底部的距離為5飛mm。優(yōu)選地，所述沖擊咀21底部邊緣磨邊打圓，使氣流的阻力減少，更好沖擊所述沖擊板31。需要說明的是，本實用新型采集所述顆粒物和溶膠細粒子的界限為PM10，因此，所述沖擊咀21底部與所述沖擊板31底部的距離為5飛mm之間時，符合氣體的切割粒徑符合設(shè)計要求。同時，所述沖擊板31高觀 30 mm，外徑為298 302 mm,內(nèi)徑為198 202 mm，這實現(xiàn)了所述顆粒物和溶膠細粒子的有效分離，防止了反彈帶來的影響。氣流自所述沖擊咀21 流出，沖向所述沖擊板31上，由于不同粒徑段的顆粒物質(zhì)量不同，粒徑不同，各種顆粒物的沖擊速度與沖擊距離各異，粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物沖擊速度高，而粒徑大于10 μ m 的顆粒物沖擊速度低，因此顆粒物撞擊在沖擊板31底部時，粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物經(jīng)反彈后離開沖擊板31，而粒徑大于10 μ m的顆粒物則滯留在沖擊板31內(nèi)。更佳地，所述濾膜收集層4高為448、52 mm,內(nèi)設(shè)有石英濾膜41及用于支撐所述濾膜41的濾篩網(wǎng)42。所述濾篩網(wǎng)42用于支撐設(shè)置于其上的濾膜41，所述濾膜41能有效收集經(jīng)所述沖擊板31反彈后粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物，實現(xiàn)顆粒物的分級采樣。所述石英濾膜41可以為圓形、方形，孔徑為Ium左右。優(yōu)選地，所述濾膜收集層4高為450 mm, 所述石英濾膜41為矩形，長為80 100 mm,寬為150 180 mm。更佳地，所述氣態(tài)有機污染物收集層5為管狀，高為12(T130 mm,內(nèi)徑為8(Tl00 mm。所述氣態(tài)有機污染物收集層5內(nèi)套有玻璃管，所述玻璃管內(nèi)設(shè)有用于收集氣態(tài)POPs的吸附體。所述吸附體設(shè)有三層，由上至下分別為聚氨酯泡沫(Polyurethane Foam，簡稱 PUF )、吸附樹脂、聚氨酯泡沫(PUF )。所述玻璃管與管狀的所述氣態(tài)有機污染物收集層5密閉連接，保證所述氣態(tài)有機污染物收集層5的封閉性。另外，所述玻璃管清潔方便，穩(wěn)定性強，不產(chǎn)生有害氣體，不影響所述氣態(tài)有機污染物收集層5的吸附效果。[0029]需要說明的是，上層的所述聚氨酯泡沫(PUF)能有效地吸附氣態(tài)POPs，而下層的所述聚氨酯泡沫(PUF)能對氣態(tài)POPs做進一步的檢查及再次吸附。更佳地，所述出氣層6底部設(shè)有與采樣器連接的連接孔61。所述連接孔61便于連接采樣器的傳感裝置或讓氣體進入其它采樣渠道。例如，氣體沿所述切口蓋層1進入所述大氣采樣切割器，并通過所述沖擊咀21，形成穩(wěn)定均勻的氣流。氣流自所述沖擊咀21流出，沖向所述沖擊板31上，此時，粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物經(jīng)反彈后離開沖擊板31，而粒徑大于10 μ m的顆粒物則滯留在沖擊板 31內(nèi)。粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物繼續(xù)保持與氣流的流向一致穿過所述沖擊板層3。 隨后氣流進入所述濾膜收集層4，顆粒物截留在所述濾膜41上，實現(xiàn)顆粒物的分級采集。氣流離開所述濾膜收集層4后進入氣態(tài)POPs收集層5，氣流中的氣態(tài)POPs經(jīng)所述氣態(tài)POPs 收集層5的吸附物吸附后實現(xiàn)了氣態(tài)污染物的有效分離。最后，氣流沿所述出氣層6上的連接孔61流出，完成分離過程，使得切割粒徑更加精確，空氣中的目標顆粒物在慣性沖擊力切割下達到精確的分層。需要說明的是，所述切割口蓋層1為球面結(jié)構(gòu)。所述球面結(jié)構(gòu)使氣體回旋進入切割口蓋層，讓采集的氣流更更穩(wěn)定、均勻。另外，所述球面結(jié)構(gòu)能有效阻止雨水及空氣中的樹葉、昆蟲等比較大的漂浮物進入切割器，也有利于切割器搬運的安全性和美觀性。如圖2所示，所述沖擊咀板22上設(shè)有第一環(huán)形凹槽221及第二環(huán)形凹槽222，所述第一環(huán)形凹槽221、第二環(huán)形凹槽222及沖擊咀板22同軸，所述第一環(huán)形凹槽221直徑為 248 252 mm,寬為14 16 mm，所述第二環(huán)形凹槽222直徑為198 202 mm,寬為19 21 mm ；所述沖擊咀21形成的環(huán)狀圈與所述沖擊咀板22同軸，直徑為218 222 mm。距離所述沖擊咀板 22中心4(T50 mm處設(shè)有三個用于連接所述切割口蓋層1和沖擊板層3的連接口，所述連接口成等邊三角形分布，直徑為5 7mm。優(yōu)選地，所述第一環(huán)形凹槽221直徑為250 mm,寬為15 mm,所述第二環(huán)形凹槽222 直徑為200 mm,寬為20 mm ；所述沖擊咀21形成的環(huán)狀圈直徑為220 mm。進一步，所述連接口可通過螺母連接所述切割口蓋層1、沖擊咀層2及沖擊板層3。需要說明的是，粒徑小于或等于10 μ m的顆粒物沿所述沖擊板層3的沖擊板31上反彈出去后，部分顆粒物由于速度高，會反彈至所述沖擊咀層2底部，顆粒物撞擊至所述沖擊咀板22的第一環(huán)形凹槽221及第二環(huán)形凹槽222的底部，再一次被反彈，最終落入所述濾膜收集層4。因此所述第一環(huán)形凹槽221及第二環(huán)形凹槽222能有效防止所述顆粒物粘附在所述沖擊咀板22底部，更好地采集顆粒物。進一步，所述沖擊板層3還設(shè)有支架，所述支架包括三個位于同一水平高度的卡口及用于支撐所述沖擊板3的水平墊板；所述卡口設(shè)于所述沖擊板31內(nèi)壁并通過螺母與所述水平墊板固定連接；所述水平墊板為空心圓柱體，外徑為278 282 mm，內(nèi)徑為198 202 mm。 所述水平墊板的外徑小于所述沖擊板31的外徑且所述水平墊板的內(nèi)徑大于所述沖擊板31 的內(nèi)徑，這有效地保障所述沖擊板31能在水平墊板的支撐下保持水平，同時不影響顆粒物的分離效果。優(yōu)選地，所述卡口呈等邊三角形分布，所述水平墊板外徑為280 mm，內(nèi)徑為200 mm。進一步，所述切割口蓋層1、沖擊咀層2、沖擊板層3、濾膜收集層4、氣態(tài)有機污染物收集層5及出氣層6之間分別通過箱扣密封串接。用戶拆裝時直接口上或打開箱扣即可，不需要使用任何輔助工具，方便快捷。下面通過實施例來更詳細地描述本實用新型。實施例1本實施例選取通過單分散氣溶膠發(fā)生器發(fā)生特定粒徑粒子單分散氣溶膠作為樣品，采樣流量為300L/min，經(jīng)本實用新型采樣切割后其捕集平均效率測試數(shù)據(jù)如表1所示。表 權(quán)利要求1.一種PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述PMlO單級大氣采樣切割器為圓柱形，直徑為290 310mm ；所述PMlO單級大氣采樣切割器包括切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層，所述切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層依次密封串接；所述沖擊咀層包括沖擊咀及沖擊咀板，所述沖擊咀等距排列并垂直插入所述沖擊咀板形成環(huán)狀圈，所述沖擊咀數(shù)量為6、個，所述沖擊咀為管狀，內(nèi)徑為l(Tl2mm，外徑為1^20 mm,高為 55 58 mm ；所述沖擊板層設(shè)有沖擊板，所述沖擊板為環(huán)形凹槽，所述凹槽高為觀 30 mm,外徑為 298 302 mm,內(nèi)徑為 198 202 mm ；所述沖擊咀底部與所述沖擊板底部的距離為5飛mm。
2.如權(quán)利要求1所述的PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述切割口蓋層為球面結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述濾膜收集層高為 448^452 mm,內(nèi)設(shè)有石英濾膜及用于支撐所述濾膜的濾篩網(wǎng)；所述石英濾膜為矩形，長為80 100 mm,寬為150 180 mm。
4.如權(quán)利要求1所述的PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述氣態(tài)有機污染物收集層為管狀，高為120 130 mm,內(nèi)徑為80 100 mm ；所述氣態(tài)有機污染物收集層內(nèi)套有玻璃管，所述玻璃管內(nèi)設(shè)有用于收集氣態(tài)POPs的吸附體；所述吸附體設(shè)有三層，由上至下分別為聚氨酯泡沫、吸附樹脂、聚氨酯泡沫。
5.如權(quán)利要求1所述的PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述沖擊咀板上設(shè)有第一環(huán)形凹槽及第二環(huán)形凹槽，所述第一環(huán)形凹槽、第二環(huán)形凹槽及沖擊咀板同軸，所述第一環(huán)形凹槽直徑為248 252 mm,寬為14 16 mm,所述第二環(huán)形凹槽直徑為198 202 mm,寬為 19 21 mm ；所述沖擊咀形成的環(huán)狀圈與所述沖擊咀板同軸，直徑為218 222 mm ；距離所述沖擊咀板中心4(T50 mm處設(shè)有三個用于連接所述切割口蓋層和沖擊板層的連接口，所述連接口成等邊三角形分布，直徑為5 7 mm。
6.如權(quán)利要求1所述的PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述沖擊板層還設(shè)有支架，所述支架包括三個位于同一水平高度的卡口及用于支撐所述沖擊板的水平墊板；所述卡口設(shè)于所述沖擊板內(nèi)壁并通過螺母與所述水平墊板固定連接；所述水平墊板為空心圓柱體，外徑為278 282 mm,內(nèi)徑為198 202 mm。
7.如權(quán)利要求1所述的PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述出氣層底部設(shè)有與采樣器連接的連接孔。
8.如權(quán)利要求廣7任一項所述的PMlO單級大氣采樣切割器，其特征在于，所述切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層之間分別通過箱扣密封串接。
專利摘要本實用新型公開了一種PM10單級大氣采樣切割器，所述PM10單級大氣采樣切割器為圓柱形；包括切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層，所述切割口蓋層、沖擊咀層、沖擊板層、濾膜收集層、氣態(tài)有機污染物收集層及出氣層依次密封串接；所述沖擊咀層包括沖擊咀及沖擊咀板，所述沖擊咀等距排列并垂直插入所述沖擊咀板形成環(huán)狀圈，所述沖擊咀數(shù)量為6~8個，所述沖擊咀為管狀；所述沖擊板層設(shè)有沖擊板，所述沖擊板為環(huán)形凹槽。采用本實用新型，突破了以往空氣采樣器均為中小流量的特點，300L/min的流量設(shè)計標準可以滿足POPs采樣需求，使得切割器的切割粒徑更加精確，目標顆粒物在慣性沖擊力切割下達到精確分層的目標。
文檔編號G01N1/22GK202141616SQ20112016555
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者張干, 李軍, 鄒世春 申請人:張干, 李軍, 鄒世春