一種氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體細(xì)顆粒物濃縮富集的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)于大氣質(zhì)量越來越關(guān)注，尤其是近年來我國(guó)大氣環(huán)境惡化，多地出現(xiàn)重度霧霾，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的正常生活。由于大氣復(fù)合污染問題日趨嚴(yán)重，對(duì)于氣體細(xì)顆粒物污染的研究越來越受到重視。氣體細(xì)顆粒物(即通常說的PM2.5)是指空氣中粒徑小于2.5 μπι的固體懸浮顆粒物，是具有嚴(yán)重危害的區(qū)域性大氣污染物。
[0003]在環(huán)境科學(xué)及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，為了研究霧霾對(duì)人類健康的影響，需要搭建氣體細(xì)顆粒物測(cè)試環(huán)境。為了獲得測(cè)試環(huán)境中所需的氣體細(xì)顆粒物，常見的方法是設(shè)計(jì)污染源，對(duì)污染源產(chǎn)生的氣體細(xì)顆粒物進(jìn)行收集，用收集到的氣體細(xì)顆粒物來搭建測(cè)試環(huán)境。該方法雖然成本低，操作簡(jiǎn)單，但是很容易造成環(huán)境污染，并且產(chǎn)生的氣體細(xì)顆粒物濃度較低且不均勻，要得到比較純凈的ΡΜ2.5顆粒還要進(jìn)行超聲分離等處理，這些處理容易造成細(xì)顆粒物物理破壞或纖維脫落等問題。另外一種較常見的方法是使用液體氣溶膠進(jìn)行模擬，該方法盡管輸出穩(wěn)定且氣體細(xì)顆粒物濃度均勻，但是仍會(huì)造成污染且該方法不能模擬真實(shí)的細(xì)顆粒物污染環(huán)境。
[0004]因此，目前亟需一種成本低廉、操作維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)緊湊、產(chǎn)生的氣體細(xì)顆粒物濃度大且穩(wěn)定、模擬真實(shí)環(huán)境的氣體細(xì)顆粒物發(fā)生設(shè)備，但這類設(shè)備尚未見報(bào)道。
[0005]在說明書“【背景技術(shù)】”部分公開的內(nèi)容，有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，但不應(yīng)據(jù)此認(rèn)為這些內(nèi)容一定屬于現(xiàn)有技術(shù)或公知常識(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置。
[0007]氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置，包括加濕器1、冷卻管2、虛擬沖擊器3、逆流干燥器4、第一抽氣栗7和第二抽氣栗8。冷卻管2分別與加濕器I和虛擬沖擊器3連接，虛擬沖擊器3還與逆流干燥器4和第一抽氣栗7連接，逆流干燥器4還與第二抽氣栗8連接。加濕器I上還設(shè)有氣體輸入口，逆流干燥器4上還設(shè)有氣體輸出口。
[0008]虛擬沖擊器3包括錐形輸入管9、過濾內(nèi)腔10、輸出直管11和空氣動(dòng)力接口 12。錐形輸入管9從虛擬沖擊器3的底面貫穿到過濾內(nèi)腔10中，輸出直管11從虛擬沖擊器3的頂面貫穿到過濾內(nèi)腔10中。
[0009]錐形輸入管9與冷卻管2連接，輸出直管11與逆流干燥器4連接，空氣動(dòng)力接口12用于將第一抽氣栗7和過濾內(nèi)腔10連通。
[0010]冷卻管2具有內(nèi)外兩個(gè)腔，外腔通過液體循環(huán)對(duì)內(nèi)腔冷卻。氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置還包括恒溫制冷水槽5，恒溫制冷水槽5的輸入口與輸出口分別和冷卻管2外腔的下接口與上接口連接。[0011 ] 逆流干燥器4內(nèi)填充有干燥顆粒。
[0012]氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置還包括顆粒物混合腔6。逆流干燥器4通過顆粒物混合腔6與第二抽氣栗8連接。此時(shí)，將設(shè)在逆流干燥器4上的氣體輸出口改設(shè)在顆粒物混合腔6上。
[0013]氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置中的冷卻管2、虛擬沖擊器3、逆流干燥器4和第一抽氣栗7設(shè)置為多個(gè)(即兩個(gè)或兩個(gè)以上)，多個(gè)逆流干燥器4分別與同一顆粒物混合腔6連接。
[0014]氣體細(xì)顆粒物濃縮富集方法，包括:
[0015]含有顆粒物的氣體與高于環(huán)境溫度的水蒸汽混合；
[0016]混合氣體自下而上流動(dòng)，在流動(dòng)過程中被冷卻；
[0017]冷卻后的混合氣體從錐形輸入管9輸入虛擬沖擊器3，粗產(chǎn)物從輸出直管11輸出；
[0018]干燥粗產(chǎn)物。
[0019]氣體細(xì)顆粒物濃縮富集的方法，還包括:
[0020]粗產(chǎn)物干燥后，在顆粒物混合腔6中混合。
[0021]在本發(fā)明的描述中，“包括”等詞語應(yīng)按照開放式表達(dá)方式理解。例如，氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置中虛擬沖擊器3與第一抽氣栗的7連接一般通過橡膠管實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明技術(shù)方案并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)或公示常識(shí)很容易聯(lián)想到橡膠管，故本發(fā)明的描述中將其略去，這并不影響本發(fā)明技術(shù)方案的完整性。
[0022]本發(fā)明提供的氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置，通過一系列物理作用對(duì)氣體中的細(xì)顆粒物進(jìn)行濃縮富集，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣體中細(xì)顆粒物最大30倍的濃縮，且輸出穩(wěn)定，避免了傳統(tǒng)方法產(chǎn)生氣體細(xì)顆粒物時(shí)污染環(huán)境或超聲分離對(duì)細(xì)顆粒造成物理破壞或纖維脫落等問題。該裝置效率高，操作方便，能實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)的高濃度細(xì)顆粒物污染環(huán)境的模擬，在環(huán)境科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)及其他相關(guān)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0023]圖1為虛擬沖擊器3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:9、錐形輸入管，10、過濾內(nèi)腔，11、輸出直管，12、空氣動(dòng)力接口。
[0024]圖2為氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、加濕器，2、冷卻管，3、虛擬沖擊器，4、逆流干燥器，5、恒溫制冷水槽，6、顆粒物混合腔，7、第一抽氣栗，8、第二抽氣栗O
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的具體說明。但應(yīng)注意，本發(fā)明的范圍并不局限于所描述的【具體實(shí)施方式】。任何對(duì)所描述的【具體實(shí)施方式】中的技術(shù)要素進(jìn)行相同或等同替換獲得的技術(shù)方案或本領(lǐng)域技術(shù)人員在所描述的【具體實(shí)施方式】的基礎(chǔ)上不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以獲得的技術(shù)方案，都應(yīng)當(dāng)視為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置，包括加濕器1、冷卻管2、虛擬沖擊器3、逆流干燥器
4、第一抽氣栗7和第二抽氣栗8。冷卻管2分別與加濕器I和虛擬沖擊器3連接，虛擬沖擊器3還與逆流干燥器4和第一抽氣栗7連接，逆流干燥器4還與第二抽氣栗8連接。加濕器I上還設(shè)有氣體輸入口，逆流干燥器4上還設(shè)有氣體輸出口。
[0027]加濕器I可以選用水浴鍋。
[0028]逆流干燥器4內(nèi)填充有干燥顆粒。干燥顆粒選用變色硅膠。變色硅膠是在硅膠中加入了一些帶有結(jié)晶水的無機(jī)鹽及少量二氯化硅制作而成的。變色硅膠對(duì)水分子有吸附作用而對(duì)于氣體細(xì)顆粒物沒有吸附作用。變色硅膠吸水變色后在干燥箱中烘烤，可以恢復(fù)到無水狀態(tài)循環(huán)使用。
[0029]第一抽氣栗7在裝置中提供氣路的主要空氣動(dòng)力，功率要求較高，可以選用功率100ff的大功率靜音無油真空栗。第二抽氣栗8在裝置中給細(xì)顆粒物輸出通道提供空氣動(dòng)力，功率要求較低，可以選用功率200W的小功率氣栗。
[0030]虛擬沖擊器3的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括錐形輸入管9、過濾內(nèi)腔10、輸出直管11和空氣動(dòng)力接口 12。錐形輸入管9從虛擬沖擊器3的底面貫穿到過濾內(nèi)腔10中，輸出直管11從虛擬沖擊器3的頂面貫穿到過濾內(nèi)腔10中。錐形輸入管9與冷卻管2連接，輸出直管11與逆流干燥器4連接，空氣動(dòng)力接口 12用于將第一抽氣栗7和過濾內(nèi)腔10連通。
[0031]虛擬沖擊器3主體的形狀是圓柱體，由上下兩部分對(duì)接而成。圓柱體的底面直徑101.8mm，高 79mm0
[0032]過濾內(nèi)腔10的形狀為圓柱體，圓柱體的底面直徑85.3mm,高67mm。
[0033]錐形輸入管9由圓柱形管和圓錐形管連接而成。圓柱形管內(nèi)直徑20.3_，外直徑25.3mm,高32.2mm。圓錐形管下底面內(nèi)直徑20.3mm,外直徑25.3mm,圓錐形管上底面內(nèi)直徑5mm,外直徑8_，圓維形管高34.2_。
[0034]輸出直管11為圓柱形管，圓柱形管內(nèi)直徑5mm，夕卜直徑9mm。輸出直管11的下底面與錐形輸入管9的錐形管上底面之間的距離為6mm。
[0035]空氣動(dòng)力接口 12設(shè)置在虛擬沖擊器3的頂面上，與過濾內(nèi)腔10連接處的內(nèi)直徑為 15mmη
[0036]錐形輸入管9的圓錐形管的下底面與過濾內(nèi)腔10的下底面重合。錐形輸入管9的圓柱形管和圓錐形管的軸、過濾內(nèi)腔10的軸和輸出直管11的軸重合(連接圓柱體或圓錐體上下底面圓心的直線稱為軸)。
[0037]下面具體說明氣體細(xì)顆粒物濃縮富集裝置的工作原理。加濕器I選用水浴鍋，水浴鍋通過加蓋等方法與外界封閉。水浴鍋內(nèi)裝有一定數(shù)量的水，在水面上方形成一個(gè)空腔。通過間歇性加熱可以使水的溫度保持在高于環(huán)境溫度:TC至5°C。含有顆粒物的氣體(該氣體可以是被污染的空氣，也可以是實(shí)驗(yàn)室廢氣、工業(yè)廢氣等。該氣體中含有粒徑不等的顆粒物，既有細(xì)