一種富集-熱解吸系統(tǒng)中吸附管的加熱和水冷降溫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于富集-熱解吸領(lǐng)域，涉及一種用于富集-熱解吸系統(tǒng)中吸附管的加熱和水冷降溫裝置，通過溫度控制器，自動(dòng)的控制吸附管的升溫與降溫，可在無人值守情況下，輔助全自動(dòng)富集-熱解吸系統(tǒng)中吸附管的快速而穩(wěn)定升溫與降溫，從而縮短整個(gè)檢測周期，可應(yīng)用于焚燒煙氣中二惡英前生體類樣品的快速在線檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]垃圾焚燒法是目前國內(nèi)外普遍應(yīng)用的垃圾處理方式，但焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生二惡英類持久性污染物。該類化合物具有致畸、致突變作用，已被國際癌癥研究所中心列為人類一級“致癌物”。因此通過對焚燒煙氣中的二惡英進(jìn)行檢測來改善二惡英的排放，對保障人類健康至關(guān)重要。目前二惡英測量一般采用離線分析，高分辨色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(HRGC/HRMS)是目前應(yīng)用最廣泛的二惡英分析儀器，預(yù)處理按照EPA23/EPA1613標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，經(jīng)過提取、純化、濃縮等一系列復(fù)雜的預(yù)處理后最終進(jìn)高分辨色譜質(zhì)譜聯(lián)機(jī)檢測。二惡英測量的長周期性和高成本，主要集中在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)二惡英分析，無法實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒廠二惡英的現(xiàn)場檢測。
[0003]近年來，二惡英類前生體的提出，為二惡英類快速檢測提供了新途徑。其主要思路是通過在線監(jiān)測形成二惡英類的前生體來實(shí)現(xiàn)在線分析二惡英類濃度的目的。前生體和二惡英類的總量和毒性當(dāng)量存在良好的線性相關(guān)性，另外，前生體的濃度相對較高，結(jié)構(gòu)相對簡單，比較容易實(shí)現(xiàn)在線檢測。因此對前生體的研究也成為主要研究方向之一。
[0004]通常前生體的濃度在pptv-ppbv水平，為了實(shí)現(xiàn)低濃度前生體的測定，必須提前進(jìn)行富集，之后再檢測。所以設(shè)計(jì)了全自動(dòng)的富集-熱解吸系統(tǒng)用于二惡英前生體的檢測，此系統(tǒng)包括富集，熱解吸和降溫三個(gè)過程。為保證有效的靈敏度，富集時(shí)間設(shè)定在lOmin，為保證吸附管殘留最少，熱解吸時(shí)間設(shè)定為15min，降溫方面，一開始使用的是風(fēng)冷降溫，降溫時(shí)間在15min以上，占用了整個(gè)分析周期的37.5%，大大限制了分析速度，因此設(shè)計(jì)了此加熱和水冷降溫裝置來縮短降溫時(shí)間，有效的將降溫時(shí)間控制在3min以內(nèi)，大大縮短了整個(gè)分析周期，提升了富集-熱解吸裝置的整體性能。該加熱和水冷降溫裝置協(xié)同富集-熱解吸系統(tǒng)可應(yīng)用于煙道氣中二惡英前生體類樣品的在線檢測，在環(huán)境污染的檢測與控制方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種富集-熱解吸系統(tǒng)中吸附管的加熱和水冷降溫裝置。
[0006]包括富集-熱解吸系統(tǒng)的吸附管和加熱塊，加熱塊為電加熱塊或內(nèi)部設(shè)置有電加熱絲的金屬塊或內(nèi)部設(shè)置有電加熱棒的金屬塊，于加熱塊上開設(shè)有用于容置吸附管的通孔，吸附管穿套于加熱塊的用于容置吸附管的通孔中；
[0007]于加熱塊上開設(shè)有用于容置水冷管的通孔，水冷管穿套于加熱塊的用于容置水冷管的通孔中；
[0008]水冷管的出口端與水冷排的進(jìn)口相連，水冷排的出口與循環(huán)水箱上端的進(jìn)水口相連，循環(huán)水箱下端的出水口經(jīng)循環(huán)水泵與兩位三通電磁閥的第一個(gè)接口 C相連，兩位三通電磁閥的第二個(gè)接口 a與水冷管的進(jìn)口端相連，兩位三通電磁閥的第三個(gè)接口 b與排氣泵的氣體出口相連；
[0009]電加熱塊、電加熱絲或電加熱棒與外界電源相連。
[0010]于加熱塊上開設(shè)有用于容置溫度傳感器的通孔，溫度傳感器穿套于加熱塊的用于容置溫度傳感器的通孔中；溫度傳感器通過導(dǎo)線與溫度控制器連接；
[0011]電加熱塊、電加熱絲或電加熱棒通過導(dǎo)線經(jīng)溫度控制器與外界電源相連；
[0012]循環(huán)水泵、排氣泵、兩位三通電磁閥均通過導(dǎo)線經(jīng)溫度控制器與外界電源相連。
[0013]使用溫度控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，以所需的控制時(shí)序控制循環(huán)水泵、排氣泵和兩位三通電磁閥的開與關(guān)，以實(shí)現(xiàn)加熱塊和吸附管的快速升溫與降溫，可在4min內(nèi)將吸附管從室溫升至250°C，并在3min內(nèi)將吸附管從250°C降到45°C，并能在降溫完畢后把殘留在加熱塊中的水排到循環(huán)水箱，而不影響下一次加熱塊的加熱。流經(jīng)高溫的加熱塊而形成的高溫水，再流經(jīng)水冷排而快速降溫，最后流回循環(huán)水箱。
[0014]循環(huán)水泵的揚(yáng)程為4m，流量為600L/H，可以保證循環(huán)水順利通過水冷管并最終流回循環(huán)水箱。
[0015]兩位三通電磁閥在斷電時(shí)a與c端口通,通電時(shí)a與b端口通,如此在斷電時(shí)打開循環(huán)水泵，可實(shí)現(xiàn)水冷降溫，通電時(shí)打開排氣泵，可實(shí)現(xiàn)加熱塊中的水排空。
[0016]排氣泵為抽速> lL/min的氣泵，保證有足夠的動(dòng)力與速度將殘留在加熱塊中的水排回循環(huán)水箱。
[0017]加熱塊為40mm*33.5mm*90mm的長方體銅塊，三根吸附管均勻分布在加熱塊內(nèi)部，使用三根加熱棒加熱加熱塊，水冷管橫穿其中。
[0018]水冷排為全紫銅材質(zhì)，降溫速度快，采用圓形水管減小水阻，可承受5Kg壓力。
[0019]吸附管為Tenax-TA采樣管，規(guī)格:長度15cm，內(nèi)徑Φ4mm，外徑Φ6mm，填充物質(zhì)量200mg，材質(zhì)為不銹鋼，采用三根陣列的方式，與富集-熱解吸系統(tǒng)的管路之間使用四通接口連接，連接方式為卡套式。
[0020]溫度控制器，通過控制電壓輸出來控制循環(huán)水泵、兩位三通電磁閥和排氣泵的開與關(guān)，同時(shí)控制加熱塊的升溫，使加熱塊溫度在室溫_350°C可調(diào)。
[0021 ] 本發(fā)明提供的加熱和水冷降溫裝置，有效的縮短了用于二惡英前生體在線檢測的富集-熱解吸系統(tǒng)的分析周期。該富集-熱解吸系統(tǒng)工作流程為富集lOmin，熱解吸15min和降溫過程，之前使用風(fēng)冷降溫，從250°C降到45°C需要15min以上，大大限制了此系統(tǒng)的分析速度，加入本發(fā)明提供的加熱和水冷降溫裝置，將降溫時(shí)間縮短到3min以內(nèi)，并且穩(wěn)定可靠，使得該富集-熱解吸系統(tǒng)在二惡英前生體在線檢測中表現(xiàn)突出。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的加熱和水冷降溫裝置示意圖。
[0023]其中:1_循環(huán)水箱；2_循環(huán)水泵；3_兩位三通電磁閥；4_排氣泵；5-四通接口 ；6-加熱塊；7_吸附管；8_水冷排；9_溫度控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]該裝置原理示意圖如圖1所示，主要由循環(huán)水箱、循環(huán)水泵、兩位三通電磁閥、排氣泵、加熱塊、水冷排以及溫度控制器組成。
[0025]包括富集-熱解吸系統(tǒng)的吸附管和加熱塊，加熱塊為電加熱塊或內(nèi)部設(shè)置有電加熱絲的金屬塊或內(nèi)部設(shè)置有電加熱棒的金屬塊，于加熱塊上開設(shè)有用于容置吸附管的通孔，吸附管穿套于加熱塊的用于容置吸附管的通孔中；
[0026]于加熱塊上開設(shè)有用于容置水冷管的通孔，水冷管穿套于加熱塊的用于容置水冷管的通孔中；
[0027]水冷管的出口端與水冷排的進(jìn)口相連，水冷排的出口與循環(huán)水箱上端的進(jìn)水口相連，循環(huán)水箱下端的出水口經(jīng)循環(huán)水泵與兩位三通電磁閥的第一個(gè)接口 c相連，兩位三通電磁閥的第二個(gè)接口 a與水冷管的進(jìn)口端相連，兩位三通電磁閥的第三個(gè)接口 b與排氣泵的氣體出口相連；
[0028]電加熱塊、電加熱絲或電加熱棒與外界電源相連。
[0029]于加熱塊上開設(shè)有用于容置溫度傳感器的通孔，溫度傳感器穿套于加熱塊的用于容置溫度傳感器的通孔中；溫度傳感器通過導(dǎo)線與溫度控制器連接；
[0030]電加熱塊、電加熱絲或電加熱棒通過導(dǎo)線經(jīng)溫度控制器與外界電源相連；
[0031]循環(huán)水泵、排氣泵、兩位三通電磁閥均通過導(dǎo)線經(jīng)溫度控制器與外界電源相連。
[0032]溫度控制器，以特定的控制時(shí)序控制循環(huán)水泵、排氣泵和兩位三通電磁閥的開與關(guān)，以實(shí)現(xiàn)加熱塊和吸附管的快速升溫與降溫，可在