专利名称：一种集成化的在线富集、解吸装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集成化的在线富集、热解吸装置的设计，用于大气中挥发性有机污染物的预富集与热解析。
背景技术：
我国的城市空气中被检测到挥发性有机污染物(VOCs)，主要来源于化工生产过程、机动车尾气、垃圾填埋场等排放的芳香烃、烷烃等。VOCs中许多物质具有致癌、致畸、致突变等毒性，对人类的生命健康，生存环境构成严重威胁。样品的预富集与解吸技术能实现大气样品的浓缩富集并避免了水汽、粉尘的干扰，特别适合用于环境大气中的低浓度挥发性有机污染物的检测。因此，研制一种快速、实时、在线的对大气中的VOCs预富集与热解析的装置是十分必要的。由吸附理论可知，吸附剂与被吸附物之间的吸附力与温度有关。温度越低，吸附剂与被吸附物之间的吸附力越强；温度升高，吸附剂与被吸附物之间的吸附力变弱。因此，加热可以使吸附在吸附剂上的待测物解吸下来。传统技术基本是吸附管与热解吸装置相分离的。吸附是将抽气泵接在吸附管的后端，让被测的气体从吸附管前端进入，气流通过吸附材料后被测组分被吸附在吸附管中， 密封保存。热解吸是将吸附有待测物的吸附管置于热解析装置中，当装置升温时，挥发性、 半挥发性组分从被解吸物中释放出来，通过惰性载气带着待测物进入检测器分析的一种技术。这种吸附管与热解吸装置相互分离的模式，不仅增加了操作的复杂性，而且不利于样品的在线富集检测。为了提高其吸附性能，一般采用冷凝富集技术。常见的冷凝技术有(X)2冷却和N2 冷却、电子冷却等。(X)2冷却和N2、电子冷却可到达比较低的温度，但要消耗大量的制冷齐IJ， 成本高。因此，一般采用电子冷却技术，即半导体致冷器作为致冷元件，是基于帕尔帖效应进行电热转换的装置。但是，为了保护半导体致冷器，一般避免直接将半导体制冷器与正在热解析的吸附管接触，从而不利于装置的集成化。根据上述原理，发展一种集冷凝富集、热解吸一体化的在线富集、解吸装置是十分必要的。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种集成化的在线富集、解吸装置。本实用新型采用的技术方案如下一种集成化的在线富集、解吸装置，由吸附阱主体、加热单元和冷却单元组成。吸附阱主体由壳体、内部填充有吸附材料的吸附管，吸附管位于壳体内。吸附阱主体为一金属块，沿其中心轴开有一用来填充吸附材料的圆形通孔，圆形通孔的直径为 3-20mm，长度为50-150mm。填充的吸附材料为TenaxTAjenax GR、石墨化碳黑、碳分子筛或色谱用高分子材料。金属块作为吸附阱主体的壳体，圆形通孔作为吸附管；加热单元固定于金属块内。这样的设计实现了吸附管与热解析器一体化的目的。加热单元设置于吸附阱主体的壳体内；加热单元为电加热棒或电加热丝或电加热块或电加热布，其加热温度范围为25-300°C，加热速度为每分钟50-200°C。从而实现了快速加热解析的目标。冷却单元设置于壳体的外表面；冷却单元由半导体制冷器、散热片和风扇构成，半导体制冷片作为制冷元件，其热面设置有散热片，散热片的一侧设置有风扇；制冷时，吸附阱主体的冷却温度范围为-10-25°C，冷却速度为每分钟3-7°C。于冷却单元的制冷元件与壳体间设置有可拆卸隔热片，半导体制冷片与壳体间通过螺杆相连，半导体制冷器冷面与壳体间距离通过螺杆调整，从而实现冷却单元与壳体间活动连接，使冷却单元内的制冷元件与壳体间的距离可调，既能保护半导体制冷器的冷面直接与高温正在热解析的吸附管接触，又能通过螺杆的调整来使其直接与吸附管接触来进行冷凝富集，从而便于装置的集成。吸附阱主体的圆形通孔两端内壁上均设有内螺纹，其上螺合有绝热两通，绝热两通与外部器件相连接。作为壳体的金属块形状可为长方体，也可以为圆柱体，或椭圆体，或不规则的立方体。于吸附阱的壳体内设置有温度传感器，温度传感器与一温度控制器信号连接，冷却单元的制冷元件和加热单元内的加热元件分别与温度控制器电连接，通过温度控制器控制冷却单元和加热单元工作。本实用新型的优点本实用新型的集成化的在线富集、解吸装置与现有技术相比，具有以下优点1)体积小、结构紧凑、易于便携、便于使用将吸附阱主体、加热单元和冷却单元集成于一体，利用螺杆实现制冷元件与壳体间的距离可调。2)制作成本低，功耗小不需要额外的保养和维护，只需更换吸附材料即可。[0021]3)易于联用本实用新型在吸附管两端螺合有绝热两通，从而实现与外部检测器的便捷联用。4)与检测装置联用后，可提高样品的检测灵敏度，降低检出限。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。实施例1如图1所示，一种集成化的在线富集、解吸组件，由吸附阱主体6、加热单元3和冷却单元7组成。吸附阱主体由壳体5、内部填充有吸附材料的吸附管2。吸附阱主体6为一金属块， 沿其中心轴开有一用来填充吸附材料的圆形通孔，圆形通孔的直径为3mm，长度为150mm。 填充的吸附材料为TenaxTA。金属块作为吸附阱主体的壳体5，圆形通孔作为吸附管2 ；加
4热单元3固定于金属块内。这样的设计实现了吸附管与热解析器一体化的目的。加热单元3设置于吸附阱主体6的壳体5内，加热单元为电加热棒；冷却单元7设置于壳体5的外表面；冷却单元7由半导体制冷器、散热片和风扇构成，半导体制冷器作为制冷元件，其热面设置有散热片，散热片的一侧设置有风扇；冷却单元7与壳体5间通过螺杆1相连，半导体制冷器冷面与壳体5间距离通过螺杆1调整，从而实现冷却单元7与壳体5间活动连接，使冷却单元7内的制冷元件与壳体 5间的距离可调。壳体5的金属块形状为长方体，金属材料为不锈钢。吸附阱主体6的圆形通孔两端内壁上均设有内螺纹，其上螺合有绝热两通4，绝热两通4与外部器件相连接，两通4材料为聚醚醚酮，吸附阱主体6与绝热两通4通过硅橡胶密封圈密封。通过绝热两通4分别与抽气泵和石英晶体微天平检测器连接后，进行样品分析冷凝富集采样模式下，调整螺杆1，使冷却单元7与壳体5紧贴，将吸附阱主体的冷却温度设置为5°C，冷却速度为每分钟7°C。样品热解析模式下，调整螺杆1，使冷却单元7与壳体5远离，加热单元3为电加热棒，加热温度设置150°C，加热速度为每分钟200°C。实施例2如图1所示，一种集成化的在线富集、解吸组件，由吸附阱主体6、加热单元3和冷却单元7组成。吸附阱主体由壳体5、内部填充有吸附材料的吸附管2。吸附阱主体6为一金属块， 沿其中心轴开有一用来填充吸附材料的圆形通孔，圆形通孔的直径为20mm，长度为50mm。 填充的吸附材料为石墨化炭黑。金属块作为吸附阱主体的壳体5，圆形通孔作为吸附管2 ； 加热单元3固定于金属块内。这样的设计实现了吸附管与热解析器一体化的目的。加热单元3设置于吸附阱主体6的壳体5内，加热单元为电加热块；冷却单元7设置于壳体5的外表面；冷却单元7由半导体制冷器、散热片和风扇构成，半导体制冷器作为制冷元件，其热面设置有散热片，散热片的一侧设置有风扇；冷却单元7与壳体5间通过螺杆1相连，半导体制冷器冷面与壳体5间距离通过螺杆1调整，从而实现冷却单元7与壳体5间活动连接，使冷却单元7内的制冷元件与壳体 5间的距离可调。吸附阱主体6的圆形通孔两端内壁上均设有内螺纹，其上螺合有绝热两通4，绝热两通4与外部器件相连接，两通4材料为聚醚醚酮，吸附阱主体6与绝热两通4通过硅橡胶密封圈密封。壳体5的金属块形状为圆柱体，金属材料为不锈钢。通过绝热两通4分别与抽气泵和色谱连接后，进行样品分析冷凝富集采样模式下，调整螺杆1，使冷却单元7与壳体5紧贴，将吸附阱主体的冷却温度设置为-10°C，冷却速度为每分钟3°C。样品热解析模式下，调整螺杆1，使冷却单元7与壳体5远离，加热单元3为电加热棒，加热温度设置250°C，加热速度为每分钟50°C。
权利要求1.一种集成化的在线富集、解吸装置，其特征在于 由吸附阱主体、加热单元和冷却单元组成，吸附阱主体由壳体、内部填充有吸附材料的吸附管，吸附管位于壳体内；加热单元设置于壳体内；冷却单元设置于壳体的外表面；冷却单元与壳体间活动连接，使冷却单元内的制冷元件与壳体间的距离可调。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于于冷却单元的制冷元件与壳体间设置有可拆卸隔热片。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述冷却单元由半导体制冷器、散热片和风扇构成，半导体制冷器作为制冷元件，其热面设置有散热片，散热片的一侧设置有风扇；半导体制冷器与壳体间通过螺杆相连，半导体制冷片冷面与壳体间距离通过螺杆调整；制冷时，吸附阱主体的冷却温度范围为-10-25°C，冷却速度为每分钟3-7°C。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述吸附阱主体为一金属块，沿其中心轴开有一用来填充吸附材料的圆形通孔，金属块作为吸附阱主体的壳体，圆形通孔作为吸附管；加热单元固定于金属块内。
5.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于所述加热单元为电加热棒或电加热丝或电加热块或电加热布，其加热温度范围为 25-3500C，加热速度为每分钟50-200°C。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于吸附阱主体上的圆形通孔的直径为3-20mm， 长度为50-150mm。
7.如权利要求4所述的装置，其特征在于吸附阱主体的圆形通孔两端内壁上均设有内螺纹，其上螺合有绝热两通，绝热两通与外部器件相连接；。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的吸附材料为Tenax TA, Tenax GR、石墨化炭黑、碳分子筛或色谱用高分子材料。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于于吸附阱的壳体内设置有温度传感器，温度传感器与一温度控制器信号连接，冷却单元的制冷元件和加热单元内的加热元件分别与温度控制器电连接，通过温度控制器控制冷却单元和加热单元工作。
专利摘要本实用新型涉及一种集成化的在线富集、解吸装置，用于大气样品中的挥发性有机污染物的预富集与热解析。该装置由吸附阱主体、加热单元和冷却单元组成。加热单元设置于壳体内，冷却单元设置于壳体的外表面，冷却单元与壳体间通过螺杆活动连接，使冷却单元内的制冷元件与壳体间的距离可调。本实用新型设计的装置体积小、结构紧凑、便携、易于与检测器联用，能对大气样品中的低浓度的挥发性有机污染物进行实时在线监测，提高检测灵敏度和降低检出限。
文档编号G01N1/42GK202002838SQ20102063459
公开日2011年10月5日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者吴婧, 李京华, 李海洋, 梁茜茜, 渠团帅, 王祯鑫 申请人:中国科学院大连化学物理研究所