本實用新型涉及一種樣氣捕集系統(tǒng)，屬于環(huán)境監(jiān)測領域，具體涉及一種揮發(fā)性有機物氣體冷凍捕集系統(tǒng)。

背景技術：

空氣中的有機化合物通常用氣相色譜和氣相色譜/質譜方法進行測定，比如環(huán)境空氣中臭氧前驅體碳氫化合物和有毒有害鹵代烴及含氧有機物的測定。

環(huán)境空氣中有機化合物的濃度比較低，難以用分析儀器直接進行測定；因此，需要對空氣中的有機化合物進行濃縮后進行分析。濃縮儀應該滿足：去除樣品中的水分，對極性、非極性各類揮發(fā)性有機化合物都能夠定量吸附和定量熱解吸，各類揮發(fā)性有機化合物在濃縮及熱解吸過程中不發(fā)生化學反應和不可逆吸附。

目前的濃縮氣體的方法主要有吸附劑吸附濃縮和低溫冷凍濃縮。但是，吸附劑具有選擇性吸附和不可逆吸附等弊端，對低沸點有機化合物和部分極性有機化合物的吸附、熱解吸效果不好。制冷方法有有液氮制冷、半導體制冷、壓縮機制冷；液氮制冷成本高、受條件限制不易推廣，半導體制冷效果較差，壓縮機制冷耗電高、體積大、質量重，需要定期添加氟利昂制冷劑，污染環(huán)境。

技術實現要素：

本實用新型主要是解決現有技術中所存在的吸附濃縮方法的吸附及解吸效果不好，以及低溫冷凍的液氮制冷、半導體制冷、壓縮機制冷存在的弊端，提供了一種揮發(fā)性有機物氣體捕集裝置。該捕集系統(tǒng)的制冷裝置制 冷效果好、無污染，捕集系統(tǒng)的捕集頭可以定量捕集、定量熱脫附極性、非極性各類揮發(fā)性有機物，從而能夠在線或離線分析極性和非極性各類揮發(fā)性有機物。

為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，包括：依次相連的進氣裝置、除水裝置、捕集裝置，其中：

所述除水裝置包括：與除水裝置冷源相連接的除水裝置冷端，安裝于所述除水裝置冷端上的除水裝置冷凝頭，所述除水裝置冷凝頭包括：由非金屬材料構成的除水裝置凹形池體，放置于所述除水裝置凹形池體底部并且由鈍化金屬材料構成的呈平面螺旋形狀的氣體冷凝管道，從所述除水裝置池體底部向外依次放置于所述氣體冷凝管道上的除水裝置絕緣片、除水裝置隔熱片和除水裝置導熱片，其中：所述氣體冷凝管道分別與所屬裝置的進氣端和出氣端相連接，所述除水裝置導熱片與所述除水裝置冷端相接觸，所述氣體冷凝管道的兩端與加熱電源相連；

所述捕集裝置包括：與捕集裝置冷源相連接的捕集裝置冷端，安裝于所述捕集裝置冷端上的捕集裝置冷凝頭，所述捕集裝置冷凝頭包括：由非金屬材料構成的捕集裝置凹形池體，放置于所述捕集裝置凹形池體底部并且由鈍化金屬材料構成的呈平面螺旋形狀的氣體捕集管道，從所述捕集裝置池體底部向外依次放置于所述氣體捕集管道上的捕集裝置絕緣片、捕集裝置隔熱片和捕集裝置導熱片，其中：所述氣體捕集管道分別與所屬裝置的進氣端和出氣端相連接，所述捕集裝置導熱片與所述捕集裝置冷端相接觸，所述氣體捕集管道的兩端與加熱電源相連；

所述氣體冷凝管道和所述的氣體捕集管道連接有溫度傳感器。

優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，所述除水裝置為兩個， 并且兩個除水裝置構成相互并行的兩路氣體通道。

優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，所述捕集裝置的氣體捕集管道包括多路并行的呈平面螺旋形狀的氣體管道，所述進氣裝置采集的氣體進入捕集裝置后分多路經平面螺旋形氣體管道。

優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，所述進氣裝置包括依次連接的采樣頭、六位閥、電磁閥，所述電磁閥與除水裝置的進氣端相連。

優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，所述捕集裝置的出氣端與十二通閥相連，并且該十二通閥的閥門通道上還分別連接有采樣泵、載氣瓶，以及氣體分析儀。

優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，所述六位閥和所述十二位閥上分別設置有與加熱電源相連的六位閥加熱塊和十二位閥加熱塊。

優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，所述除水裝置凹形池體外部設置有一個帶有氣體出入口的除水裝置密封外罩。

優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性氣體冷凍捕集系統(tǒng)，所述捕集裝置凹形池體外部設置有一個帶有氣體出入口的捕集裝置密封外罩。

因此，本實用新型具有如下優(yōu)點：(1)揮發(fā)性有機物氣體濃縮效果好，可實現定量捕集和定量熱脫附；(2)能耗小并且無污染；(3)可以在線或離線分析極性和非極性各類揮發(fā)性有機物。

附圖說明

附圖1是本實用新型的一種結構示意圖；

附圖2是本實用新型除水裝置結構示意圖。

附圖3是本實用新型捕集裝置結構示意圖。

附圖4是本實用新型平面螺旋狀氣體管道結構示意圖。

附圖5本實用新型六位閥加熱塊與電源連接示意圖。

附圖6本實用新型十二位閥加熱塊與電源連接示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。圖中，采樣頭1、六位閥2、六位閥加熱塊201、電磁閥3、除水裝置4、除水裝置冷源401、除水裝置冷端402、除水裝置冷凝頭403、除水裝置凹形池體404、氣體冷凝管道405、除水裝置絕緣片406、除水裝置隔熱片407、除水裝置導熱片408，除水裝上蓋409、除水裝置接水盤410、除水裝置密封圈411、除水裝置固定板412、除水裝置保溫套413、捕集裝置5、捕集裝置冷源501、捕集裝置冷端502、捕集裝置冷凝頭503、捕集裝置凹形池體504、氣體捕集管道505、捕集裝置絕緣片506、捕集裝置隔熱片507、捕集裝置導熱片508，捕集裝置上蓋509、捕集裝置接水盤510、捕集裝置密封圈511、捕集裝置固定板512、捕集裝置保溫套513、十二通閥6、十二位閥加熱塊601、采樣泵7、載氣瓶8，以及氣體分析儀9。

實施例：

如圖1所示，一種揮發(fā)性有機物氣體冷凍捕集系統(tǒng)，包括：依次相連的采樣頭1、六位閥2、電磁閥3，電磁閥3、除水裝置4、捕集裝置5、十二通閥6，該十二通閥6的閥門通道上還分別連接有采樣泵7、載氣瓶8，以及氣體分析儀9。

除水裝置4包括：與除水裝置冷源401相連接的除水裝置冷端402，安裝于除水裝置冷端402上的除水裝置冷凝頭403，除水裝置冷凝頭403包括：由非金屬材料構成的除水裝置凹形池體404，放置于除水裝置凹形池體404底部并且由鈍化金屬材料構成的呈平面螺旋形狀的氣體冷凝管道405，從除水裝置池體404底部向外依次放置于氣體冷凝管道405上的除水裝置絕緣片406、除水裝置隔熱片407和除水裝置導熱片408，其中：氣體冷凝管道 405分別與所屬裝置的進氣端和出氣端相連接，除水裝置導熱片408與除水裝置冷端402相接觸，氣體冷凝管道405的兩端與加熱電源相連；

除水裝置凹形池體404外部設置有一個帶有氣體出入口的除水裝置密封外罩。該除水裝置密封外罩包括：固定于除水裝置冷端402上的除水裝置固定板412，除水裝置固定板412上設置有除水裝置保溫套413，除水裝置保溫套413與一個可開閉的除水裝置上蓋409連接，當除水裝置上蓋409閉合后，除水裝置固定板412、除水裝置保溫套413、除水裝置上蓋409形成一個將除水裝置冷端402的頂部包裹于內的密閉空腔，除水裝置上蓋409上設置有兩個通向密閉空腔內部的通氣細管。在冷凝過程中，外部環(huán)境空氣中的濕氣會在裝置的外殼結冰，影響除水裝置的降溫速度。向除水裝置密閉空腔內充干燥氣體，形成正壓力，隔離除水裝置與含濕空氣接觸，防止除水裝置外壁結冰，影響降溫速度。除水裝置外壁如果有水珠形成，除水裝置有除水裝置接水盤410收集積水。

捕集裝置5包括：與捕集裝置冷源501相連接的捕集裝置冷端502，安裝于捕集裝置冷端502上的捕集裝置冷凝頭503，捕集裝置冷凝頭503包括：由非金屬材料構成的捕集裝置凹形池體504，放置于捕集裝置凹形池體504底部并且由鈍化金屬材料構成的呈平面螺旋形狀的氣體捕集管道505，從捕集裝置池體504底部向外依次放置于氣體捕集管道505上的捕集裝置絕緣片506、捕集裝置隔熱片507和捕集裝置導熱片508，其中：氣體捕集管道505分別與所屬裝置的進氣端和出氣端相連接，捕集裝置導熱片508與捕集裝置冷端502相接觸，氣體捕集管道505的兩端與加熱電源相連。

捕集裝置凹形池體504外部設置有一個帶有氣體出入口的捕集裝置密封外罩。該捕集裝置密封外罩包括：固定于捕集裝置冷端502上的捕集裝置固定板512，捕集裝置固定板512上設置有捕集裝置保溫套513，捕集裝 置保溫套513與一個可開閉的捕集裝置上蓋509連接，當捕集裝置上蓋509閉合后，捕集裝置固定板512、捕集裝置保溫套513、捕集裝置上蓋509形成一個將捕集裝置冷端502的頂部包裹于內的密閉空腔，捕集裝置上蓋509上設置有兩個通向密閉空腔內部的通氣細管。在捕集裝過程中，外部環(huán)境空氣中的濕氣會在裝置的外殼結冰，影響捕集裝置的降溫速度。向捕集裝置密閉空腔內充干燥氣體，形成正壓力，隔離捕集裝置與含濕空氣接觸，防止捕集裝置外壁結冰，影響降溫速度。捕集裝置外壁如果有水珠形成，捕集裝置有捕集裝置接水盤510收集積水。

本實施例中，除水裝置4為兩個，并且兩個除水裝置4構成相互并行的兩路氣體通道。

本實施例中，捕集裝置5中包括多路并行的呈平面螺旋形狀的氣體捕集管道505，進氣裝置采集的氣體進入捕集裝置5后分多路經平面螺旋形氣體捕集管道505。

采用上述結構后，本實用新型進行氣體捕集的方法包括以下步驟：

冷凝除水步驟，將樣氣送入除水裝置4中的氣體冷凝管道405內，啟動除水裝置冷源401制冷，控制冷凝溫度將樣氣中的水分冷凝去除；低溫除水是通過除水裝置冷源401制冷到所需要低溫，將流經氣體冷凝管道405內的氣體中的水氣冷凝在除水管中實現的，制冷溫度可調可控，溫度用傳感器測定，以便達到只除水不除揮發(fā)性有機物的目的；本實用新型使用的除水裝置冷源401為一種商品制冷機，制冷溫度可調控在-120℃至-20℃。

冷凍捕集步驟，將經過冷凝除水步驟處理后的樣氣送入捕集裝置氣體捕集管道505內，啟動捕集裝置冷源501制冷，控制冷凍溫度將樣氣中的揮發(fā)性有機物冷凍捕集；捕集裝置制冷溫度可調可控，最低可至-150℃，溫度用傳感器測定；揮發(fā)性有機物被冷凍捕集在捕集裝置氣體管道505的 內壁上；

加熱解吸步驟，打開連接于捕集裝置5的氣體捕集管道505兩端的加熱電源，對氣體捕集管道505進行快速加熱，熱脫附捕集管內的揮發(fā)性有機物；加熱溫度可調可控，以便達到被捕集的各類揮發(fā)性有機物都能快速定量解吸；采用電源直接對氣體捕集管道505加熱效果優(yōu)于熱擴散加熱；

送氣分析步驟，熱解吸的揮發(fā)性有機物在載氣8的吹掃下進入十二通閥6，然后進入氣體分析儀9進行分析。

捕集系統(tǒng)具有三個進樣口，分別采集樣品氣體，外標氣體和內標氣體；樣品進樣口具有連續(xù)進樣和單次進樣功能，分別用于在線連續(xù)分析和離線分析；

本實用新型的捕集系統(tǒng)也可以和任何分析系統(tǒng)聯用；氣體分析儀9優(yōu)選為一種氣相色譜儀/質譜聯機，氣相色譜配置有兩個分流/不分流進樣器，安裝兩個色譜柱，配置氫焰離子化檢測器(FID)及質譜檢測器(MS)，配備NIST譜庫；分析系統(tǒng)可對捕集系統(tǒng)捕集的碳氫化合物、鹵代烴及含氧揮發(fā)性有機物進行定性定量分析。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了采樣頭1、六位閥2、六位閥加熱塊201、電磁閥3、除水裝置4、除水裝置冷源401、除水裝置冷端402、除水裝置冷凝頭403、除水裝置凹形池體404、氣體冷凝管道405、除水裝置絕緣片406、除水裝置隔熱片407、除水裝置導熱片408，除水裝上蓋409、除水裝置接水盤410、除水裝置密封圈411、除水裝置固定板412、除水裝置保溫套413、 捕集裝置5、捕集裝置冷源501、捕集裝置冷端502、捕集裝置冷凝頭503、捕集裝置凹形池體504、氣體捕集管道505、捕集裝置絕緣片506、捕集裝置隔熱片507、捕集裝置導熱片508，捕集裝置上蓋509、捕集裝置接水盤510、捕集裝置密封圈511、捕集裝置固定板512、捕集裝置保溫套513、十二通閥6、十二位閥加熱塊601、采樣泵7、載氣瓶8，以及氣體分析儀9等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。