生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法
【专利摘要】为了降低在线检测技术对客观因素的要求和检测设备的结构复杂性与成本，提高针对高湿度或半挥发性微纳米气溶胶的检测精度，高效获得微纳米气溶胶粒子样品，本发明提出了一种针对微纳米气溶胶的湿式紫外吸收法在线检测方法。通过本发明的实施：第一，可实现高温、高湿度或具有半挥发性微纳米气溶胶的有效在线检测；第二，鉴于紫外吸收检测具有特征检测波长，因此可有效针对生产粉尘进行检测，不受其它来源粉尘的干扰；第三，可实现微纳米气溶胶的现场采样，便于进一步检测气溶胶的理化特性；第四，可有效降低微纳米气溶胶在线检测成本。
【专利说明】生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微纳米气溶胶的在线检测技术，特别是一种针对生产环境中利用湿法和紫外吸收法的在线检测空气中微纳米气溶胶浓度的方法。
【背景技术】
[0002]微纳米气溶胶是指漂浮、飞散于空气中至少一维粒度尺寸为微米、亚微米或纳米量级的固体或(和)液体微粒 与气体载体共同组成的多相体系。微纳米气溶胶可以通过呼吸、皮肤接触等方式进入生物体内，参与生物体的消化系统和血液循环系统中，从而对生物体的健康造成极大的危害。
[0003]目前生产环境中的微纳米气溶胶在线检测的原理基本属于称重法或光散射法两种。其中滤膜称重法是测定空气中气溶胶(颗粒物)质量浓度的最基本方法。TEOM震荡微天平根据集聚于滤膜上气溶胶粒子的质量与微天平震荡频率之间的关系，通过将频率转换为电信号来测量气溶胶浓度，它的缺点是装置体积比较大，不适合携带至现场做测试，且价格比较昂贵；某些基于光散射的测量仪器利用气溶胶粒子在经过激光照射区域时会造成光线的散射，通过测量散射光的强度来检测粉尘的浓度，散射光的叠加会对粉尘测量结果造成较大的误差，且光学系统较为复杂。
[0004]在现有基于滤膜称重法的在线检测手段中，主要存在以下几个问题:对微天平精确度要求高；检测数据受客观因素影响较大；对高湿度或挥发性的气溶胶检测精度低。基于光散射法的检测技术中，主要存在技术原理复杂；另外，操作繁琐；难以获得微纳米气溶胶粒子样品，不便于深入研究分析微纳米气溶胶的理化特性。
[0005]中国专利号ZL 200810020527.5公开了一种空气中微纳米粉尘的高效捕集设备，利用去离子水、低挥发性的有机溶剂或含有0.1%~1.0%wt表面活性剂的去离子水，实现空气中的微纳米粉尘颗粒的高效采集。此设备虽实现空气中微纳米粉尘的高效采集，但仅获得粉尘颗粒样品，仍需离线检测才能获得空气中粉尘的浓度数值，所测数据具有滞后性。针对突发性气溶胶污染事件，易丧失采取有效合理措施的最佳时间。但由于其具有高效捕集微纳米粉尘的能力，可作为本发明的湿法采样系统。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法及装置，可有效解决现有检测技术中存在的上述问题。
[0007]一种生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测装置，包括湿法采样系统、捕集液检测系统和控制系统，所述捕集液检测系统包括第一电磁阀门、第二电磁阀门、样品池、紫外分光光度计、循环水泵和连接水管；控制系统通过串口通信数据线与捕集液检测系统的紫外分光光度计连接，利用数据线与捕集液检测系统的第一电磁阀门、第二电磁阀门和循环水泵连接；在湿法采样系统的储液槽上开两孔，利用连接水管与捕集液检测系统的第一电磁阀门和循环水泵连接，形成检测回路；所述的第一电磁阀门设置在样品池的出液口和湿法采样系统之间；所述的第二电池阀门设置在样品池的进液口和湿法采样系统之间；所述的循环水泵设置在第二电池阀门和湿法采样系统之间；所述样品池设置在紫外分光光度计的检测光路中，保证测样光线顺利通过样品池。
[0008]所述控制系统包括单片机、液晶显示终端、SD卡存储模板、继电器和串口通信数据线。
[0009]所述样品池的主体材料采用不透明、不与捕集液或气溶胶粒子反应的金属材料或高分子材料，两端封口，封口材料为石英玻璃片。
[0010]所述样品池采用下进水上出水结构。
[0011]所述样品池的两端设置法兰。
[0012]所述的循环水泵设置有可调节流量的流量计。
[0013]上述技术方案可进一步改进为:所述控制系统中液晶显示终端采用触摸屏显示终端。
[0014]上述技术方案可进一步改进为:所述控制系统中液晶显示终端还包含有一报警提示系统。
[0015]为了降低在线检测技术对客观因素的要求和检测设备的结构复杂性与成本，提高针对高湿度或半挥发性微纳米气溶胶的检测精度，高效获得微纳米气溶胶粒子样品。本发明提出了一种针对微纳 米气溶胶的湿式紫外吸收法在线检测方法，包括以下步骤:
[0016]a.利用湿法采样系统将生产环境中的微纳米气溶胶粒子高效采集并分散于捕集液中；
[0017]b.利用控制系统中的单片机控制继电器的闭合，驱使捕集液检测系统中的弟一电磁阀门、第二电磁阀门和循环水泵的开关，使得捕集液定时在紫外分光光度计的检测光路中循环流动；
[0018]c.单片机通过串口通线控制紫外分光光度计的运作，实时获取紫外分光光度计的实时原始数据后，经解析计算转换为实时空气中微纳米气溶胶的浓度值，显示于液晶显不终端并保存于SD卡中。
[0019]步骤b所述的检测回路中捕集液流量小于10ml/min时，回路为连续进样循环。
[0020]步骤b所述的检测回路中捕集液流量大于或等于10ml/min时，回路为间歇式进样，检测周期为40s。
[0021]步骤c中所述的解析计算公式采用C。= —^ X 100? ；
[0022]其中，η表示湿法采样系统的采集效率，％ ;
[0023]C0表示采样点处空气中微纳米气溶胶粒子浓度，g/L ；
[0024]Vl表示湿法采样系统中捕集液的体积，L ；
[0025]vG表示进入湿法采样系统的气体流速，L/s ；
[0026]t表示在线检测时间，s ;
[0027]A表示被测物质的紫外吸光度；
[0028]m=|表示吸收参数；
[0029]n表示误差系数。[0030]本发明既可用于职业场所的生产环境中的单一成分的气溶胶在线检测，也可用于在线检测复杂气溶胶环境中的具有紫外吸收波长的特定气溶胶粒子。
[0031]本发明与现有技术相比，具有如下优点和突出性效果:
[0032]1、技术原理简单，相对于传统的微震荡系统和光散射检测仪器，成本低廉，操作简便，实现自动化控制；
[0033]2、可实现高湿度或具有半挥发性微纳米气溶胶的有效检测；
[0034]3、既能实现微纳米气溶胶的在线检测，又能对其进行高效捕获，便于进一步进行气溶胶粒子的理化分析测试；
[0035]4、鉴于紫外吸收检测具有特征检测波长，因此可有效针对生产粉尘进行检测，不受其它来源粉尘的干扰；
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是本发明控制系统的结构示意图。
[0037]图2是本发明的所述装置的整体结构示意图。
[0038]图3是本发明样品池4的正视图。
[0039]图4是本发明样品池4的侧视图。
【具体实施方式】
[0040]本发明生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测，包括湿法采样系统1、控制系统和捕集液检测系统。控制系统控制检测路线的闭合、数据的读取、转换、计算、显示和存储。湿法采样系统I负责微纳米气溶胶的湿法采集。捕集液检测系统是利用紫外分光光度计2实时检测捕集液中样品的吸光度。
[0041]湿法采样系统I是基于专利号为ZL200810020527.5公开的高效捕集设备。在设备的储液槽上开两孔，利用连接水管与捕集液检测系统的第一电磁阀门3和循环水泵6连接，形成检测回路。捕集液检测系统包括第一电磁阀门3、第二电磁阀门5、样品池4、紫外分光光度计2、循环水泵6和连接水管；循环水泵6带有可调节流量的流量计。控制系统通过串口通信数据线与捕集液检测系统的紫外分光光度计2连接，利用数据线与捕集液检测系统的第一电磁阀门3、第二电磁阀门5和循环水泵6连接；第一电磁阀门3设置在样品池4的出液口和湿法采样系统I之间；第二电池阀门5设置在样品池4的进液口和湿法采样系统I之间；循环水泵6设置在第二电池阀门5和湿法采样系统I之间；样品池4设置在紫外分光光度计2的检测光路中，保证测样光线顺利通过样品池4。样品池4采用下进水上出水结构，并两端设置法兰；其主体材料采用不透明、不与捕集液或气溶胶粒子反应的金属材料或高分子材料，两端封口，封口材料为石英玻璃片。
[0042]图1所示的是本发明的控制系统示意图。控制系统包括单片机、液晶显示终端、SD卡存储模板、继电器和串口通信数据线。控制系统中液晶显示终端采用触摸屏显示终端，液晶显示终端还包含有一报警提示系统。
[0043]在常温常压下，将装置的各部件按照图1和图2的结构进行装配和连接。利用螺丝将样品池4的法兰固定在紫外分光光度计2的测样室的两端，保证测样光线顺利通过样品池4,样品池4的正视图和侧视图见图3、4。[0044]对于生产环境微纳米气溶胶粒子的浓度与湿法采样系统I中溶液的粒子溶度存在以下关系:
【权利要求】
1.一种生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤: a.利用湿法采样系统(I)将生产环境中的微纳米气溶胶粒子高效采集并分散于捕集液中； b.利用控制系统中的单片机控制继电器的闭合，驱使捕集液检测系统中的第一电磁阀门(3)、第二电磁阀门(5)和循环水泵(6)的开关，使得捕集液定时在紫外分光光度计(2)的检测光路中循环流动； c.单片机通过串口通线控制紫外分光光度计(2)的运作，实时获取紫外分光光度计(2)的实时原始数据后，经解析计算转换为实时空气中微纳米气溶胶的浓度值，显示于液晶显不终端并保存于SD卡中。
2.根据权利要求1所述的生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法，其特征在于步骤b中所述的检测回路中捕集液流量小于10ml/min时，回路为连续进样循环。
3.根据权利要求1所述的生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法，其特征在于步骤b所述的检测回路中捕集液流量大于或等于10ml/min时，回路为间歇式进样，检测周期为40s。
4.根据权利要求1所述的生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法，其特征在于步骤c中所述的解析计算公式采用
【文档编号】G01N21/33GK104020119SQ201310062255
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】茆平, 杨毅, 范柏超, 王连军, 冯曙艳 申请人:南京理工大学, 南京理工大学连云港研究院