專利名稱：一種苯并a芘濃度測試方法及測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及一種苯并a芘濃度測試方法及測試裝置，屬于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
苯并a芘是多環(huán)芳烴中毒性最大的一種強烈致癌物質(zhì)，很容易被大氣中的飄塵吸附，通過呼吸進入人體，誘發(fā)癌變。已被世界公認為三大強致癌物之首，嚴重威脅人們的身體健康，對苯并a芘的治理已刻不容緩。要對苯并a芘進行有效治理，必須要有科學(xué)準確的監(jiān)測手段。目前對苯并a芘檢測是通過傳統(tǒng)的實驗室分析方法來實現(xiàn)的。如GB 8917-88《空氣質(zhì)量飄塵中苯并a芘的測定乙?；癁V紙層折熒光分光光度法》；GB/T 15439-1995《環(huán)境空氣苯并a芘測定高效液相色譜法》；H.J/T 40-1999《固定污染源排氣中苯并a芘的測定高效液相色譜法》。上述國家標準規(guī)定的測試方法均通過實驗室分析，由人工操作，通過現(xiàn)場采樣，實驗室分析處理，最終獲得測定結(jié)果。用實驗室分析方法來實現(xiàn)對苯并a芘的檢測，實時性很差，效率很低，很難滿足在一定時限內(nèi)實時地獲取大范圍內(nèi)各檢測點的苯并a芘濃度數(shù)據(jù)的需求，限制了對苯并a芘污染的檢測。已經(jīng)公開的專利文獻中涉及苯并a芘測試的技術(shù)如下專利公開號CN101957374A的發(fā)明專利公開了一種苯并a芘快速檢測卡，用于檢測食物中苯并a芘含量，準確快速，但是僅適用于固態(tài)或者液態(tài)可食用物質(zhì)，不能對空氣中苯并a芘含量進行檢測。專利公開號CN102393389A的發(fā)明專利公開了一種苯并a芘測試方法，以非致癌物蒽為標準對苯并a芘進行定量。專利公開號JP57-172233A的發(fā)明專利公開了一種空氣中攜帶苯并a芘的浮游顆粒進行檢測的裝置。上述技術(shù)均不能快速、準確獲得大氣中實時苯并a芘濃度。專利公開號CN201867398U的實用新型專利公開了一種苯并a芘在線測試裝置，提供了一種快速獲得大氣中實時快速獲取苯并a芘濃度的裝置，但由于采用了濾筒采集空氣中的顆粒，因此導(dǎo)致測試結(jié)果不準確，且濾筒清洗困難，容易發(fā)生堵塞，導(dǎo)致儀器發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是提供一種苯并a芘濃度測試方法及測試裝置，該測試方法和裝置能夠?qū)崟r準確的監(jiān)測環(huán)境空氣中的苯并a芘濃度。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種苯并a芘濃度測試方法；步驟一，使用采樣泵(7)采集空氣，使用流量控制器(6)對采樣泵所采樣的空氣體積進行標定；
步驟二，使用靜電收集裝置收集采樣泵收集的空氣中的顆粒；步驟三，使用提取器(3)提取靜電收集裝置收集的顆粒所吸附的苯并a芘；步驟四，使用色譜儀(8)測定樣本中的苯并a芘；步驟五，使用工控機(9)計算得出空氣中苯并a芘濃度值。通過靜電收集裝置的負離子發(fā)生裝置使得顆粒帶負電，從而吸附到帶正電的顆粒收集裝置上。其中顆粒收集裝置為圓筒形，負離子發(fā)生裝置為圓柱狀，負離子發(fā)生裝置同軸的設(shè)置于顆粒收集裝置內(nèi)；或者顆粒收集裝置為盤狀并由若干放射狀隔板隔出獨立空間，負離子發(fā)生裝置包括多個連接到中心軸的放射狀電極，放射狀電極與顆粒收集裝置中放射狀隔板隔出的獨立空間一一對應(yīng)。一種苯并a芘濃度測試裝置；包括通過管路依次連接的超聲波提取器(3)、流量控制器(6)和采樣泵(7)，所述超聲波提取器(3)內(nèi)設(shè)置有靜電收集裝置，所述超聲波提取器
(3)的進氣管路上設(shè)有電磁閥DZF2，所述超聲波提取器(3)與所述流量控制器￠)的連接管路上設(shè)有電磁閥DZF4，所述超聲波提取器(3)通過電磁閥DZF7與高效液相色譜儀(8)管路連接，所有上述部件均在工控機(9)控制下工作。該測試裝置還包括與所述超聲波提取器(3)通過管路依次連接的定容器(2)和蠕動泵(I)，所述定容器(2)與所述超聲波提取器(3)的連接管路上設(shè)有電磁閥DZF1。所述靜電收集裝置包括顆粒收集裝置和負離子發(fā)生裝置，其中顆粒收集裝置為圓筒形，負離子發(fā)生裝置為圓柱狀，負離子發(fā)生裝置同軸的設(shè)置于顆粒收集裝置內(nèi)。所述靜電收集裝置包括顆粒收集裝置和負離子發(fā)生裝置，其中顆粒收集裝置為盤狀并由若干放射狀隔板隔出獨立空間，負離子發(fā)生裝置包括多個連接到中心軸的放射狀電極，放射狀電極與顆粒收集裝置中放射狀隔板隔出的獨立空間一一對應(yīng)。所述顆粒收集裝置帶正電。所述定容器中設(shè)有六通閥。所述工控機(9)通過GPRS模塊(10)將苯并a芘濃度值發(fā)送到區(qū)域環(huán)境監(jiān)控中心。該測試裝置還包括儲氣罐(11)和第一壓力控制器(12)，空氣依次經(jīng)由儲氣罐
(11)、第一壓力控制器(12)、電磁閥DZF3、超聲波提取器(3)、電磁閥DZF6進入廢液池(4)，最終由廢液池(4)的排氣口排出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點I、本發(fā)明方法將苯并a芘采樣、測試集合到一起，通過使用專用裝置快速測定空氣中苯并a芘濃度值。2、本發(fā)明自動測定苯并a芘濃度值，隨機誤差小，對于長期檢測、分析空氣中苯并a芘濃度值具有重要意義。
3、本發(fā)明采用靜電收集裝置收集空氣中的顆粒，顆粒通過電荷吸引從而吸附在顆粒收集裝置上，從而將空氣中的顆粒全部采集；由于苯并a芘容易結(jié)合在小于0. 25微米以下的顆粒上，而采用濾筒采集顆粒無法收集0. 45微米以下的顆粒，因此采用本發(fā)明苯并a芘濃度測定更加準確。4、本發(fā)明采用靜電收集裝置收集空氣中的顆粒，顆粒通過電荷吸引從而吸附在顆粒收集裝置上，在使用提取裝置提取顆粒吸附的苯并a芘后，相較濾網(wǎng)式收集裝置，靜電收集裝置無需進行反吹。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的苯并a芘濃度測試裝置框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的苯并a芘濃度測試裝置的靜電收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中圖3. I是根據(jù)本發(fā)明的苯并a芘濃度測試裝置的另一種靜電收集裝置的顆粒收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中圖3. 2是根據(jù)本發(fā)明的苯并a芘濃度測試裝置的另一種靜電收集裝置的負
離子發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖號說明1_蠕動泵，2-定容器，3-超聲波提取器，4-廢液池，5-1/0接口，6-流量控制器，7-采樣泵，8-高效液相色譜儀，9-工控機，10-GPRS模塊，11-儲氣罐，12-第一壓力控制器，14-除塵器，15-顆粒收集裝置，15-1-托板，15-2-陽極，15-3-進氣孔，16-負離子發(fā)生裝置，16-1負離子發(fā)生電極。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明。如圖I所示，苯并a芘濃度測試裝置包括通過管路依次連接的超聲波提取器(3)、流量控制器(6)和采樣泵(7)，所述超聲波提取器(3)內(nèi)設(shè)置有靜電收集裝置，所述超聲波提取器(3)的進氣管路上設(shè)有電磁閥DZF2，所述超聲波提取器(3)與所述流量控制器(6)的連接管路上設(shè)有電磁閥DZF4，所述超聲波提取器(3)通過電磁閥DZF7與高效液相色譜儀
(8)管路連接，所有上述部件均在工控機(9)控制下工作。在工控機9控制下，采樣泵7采集環(huán)境空氣中的空氣，流量控制器6控制空氣的采集速度。在所述工控機9的控制下，蠕動泵I將提取液吸入定容器2，提取液經(jīng)定容器2定量后，在工控機9的控制下流入所述超聲波提取器3。所述超聲波提取器3內(nèi)設(shè)置有靜電收集裝置。所述靜電收集裝置包括顆粒收集裝置15和負離子發(fā)生裝置16，其中顆粒收集裝置為圓筒形，負離子發(fā)生裝置為圓柱狀，負離子發(fā)生裝置同軸的設(shè)置于顆粒收集裝置內(nèi)?？諝膺M入靜電收集裝置后，從顆粒收集裝置一端開口處向另一端移動，在這個過程中，負離子發(fā)生裝置16使得空氣中的顆粒帶負電荷，在帶正電荷的顆粒收集裝置15的電場力作用下，吸附至圓筒形顆粒收集裝置的內(nèi)表面。另一種靜電收集裝置包括顆粒收集裝置15和負離子發(fā)生裝置16，其中顆粒收集裝置為托盤15-1狀并由若干放射狀陽極隔板15-2隔出獨立空間，負離子發(fā)生裝置包括多個連接到中心軸的放射狀負離子發(fā)生電極16-1，放射狀負離子發(fā)生電極與顆粒收集裝置中放射狀陽極隔板隔出的獨立空間一一對應(yīng)，顆粒收集裝置15和負離子發(fā)生裝置16相互絕緣并且顆粒收集裝置還包括一盤形密封蓋。空氣從托盤15-1的下端進入靜電收集裝置后，從顆粒收集裝置托盤圓心處沿放射狀隔板隔出的獨立空間向托盤邊緣移動，在這個過程中，負離子發(fā)生裝置的負離子發(fā)生電極16-1使得空氣中的顆粒帶負電荷，在帶正電荷的放射狀陽極隔板15-2的電場力作用下，吸附至放射狀陽極隔板15-2的表面。其中放射狀陽極隔板15-2和負離子發(fā)生電極16-1可以為多個，例如8-20個。本實施例示出了放射狀陽極隔板15-2和負離子發(fā)生電極16-1為8個情形。采用托盤形靜電收集裝置，由于空氣氣流進入顆粒收集裝置后，氣流分為若干股分別進入放射狀陽極隔板隔出的獨立空間，起到顆粒收集作用的陽極隔板表面積大，顆粒堆積狀況因此得到改善，顆粒收集更為完全。在超聲波提取器3內(nèi)，空氣中的顆粒物上的苯并a芘溶解到提取液中，生成待測清液；待測清液在工控機9的控制下流入高效液相色譜儀8，高效液相色譜儀8測定待測清液中的苯并a芘濃度，以熒光強度的形式表達該濃度值，將熒光強度值輸出到工控機9 ;工控機9將此熒光強度值轉(zhuǎn)換成標準的苯并a芘濃度值輸出。所述工控機9通過GPRS模塊10將苯并a芘濃度值以無線的形式發(fā)送到區(qū)域環(huán)境監(jiān)控中心?？諝庵蓄w粒物被吸附在顆粒收集裝置上，通過提取，附集在顆粒物上的苯并a芘 被溶解到了提取液中。顆粒收集裝置外存放提取液的超聲波提取器3內(nèi)，在測試過程中會殘留本次測試的待測清液，將影響下次測試濃度值的準確度。因此，在測試結(jié)束后應(yīng)當(dāng)對超聲波提取器進行清洗。為此，該測試裝置還進一步包括儲氣罐11、第一壓力控制器12、除塵器14。空氣依次經(jīng)由儲氣罐11、第一壓力控制器12、電磁閥DZF3、超聲波提取器3、電磁閥DZF6進入廢液池4，最終由廢液池4的排氣口排出。開始檢測時，第一步要完成的是被測樣氣的采樣。工控機9在內(nèi)裝程序控制下，通過I/O接口 5，打開電磁閥DZF2和DZF4，同時開啟采樣泵7，被采集的空氣通過管路進入超聲波提取器3的靜電收集裝置中。顆粒物被吸附在顆粒收集裝置上，通過流量控制器6測定被測樣氣的體積?？梢允褂帽ＷC樣氣采集流速恒定，記錄下采樣時間的方式來計算已采樣的被測樣氣的體積。采樣結(jié)束后，及時關(guān)閉電磁閥DZF2、DZF4及采樣泵7。苯并a芘是附集在空氣中的顆粒物上的，采用定量的特定化學(xué)試劑將顆粒物上的苯并a芘提取供儀器測定。提取液存放于專用容器中，采樣結(jié)束后，工控機9控制啟動蠕動泵I，提取液被吸入定容器2內(nèi)，經(jīng)定容器2定量，工控機9打開電磁閥DZFl，提取液進入超聲波提取器內(nèi)。待定量的提取液全部流入超聲波提取器中后，關(guān)閉電磁閥DZF1，靜電收集裝置浸泡在提取液中，此時對已被吸附到靜電收集裝置上的顆粒物上的苯并a芘進行提取。為加快提取速度和提高提取率，工控機自動開啟超聲波，提取結(jié)束后關(guān)閉超聲波，靜電收集裝置吸附的顆粒物上的苯并a芘都已全部溶解到提取液中，生成了待測清液。待測清液生成后，工控機9通知高效液相色譜儀8開始測試，同時打開電磁閥DZF7，讓待測清液流入高效液相色譜儀8，在高效液相色譜儀8自身控制流程控制下，完成對待測清液中苯并a芘濃度的測定，這一濃度值是以熒光強度的形式表達的。工控機9掃描高效液相色譜儀8的輸出，將獲得的熒光強度值通過計算，轉(zhuǎn)換成標準的苯并a芘濃度值，并通過GPRS模塊10，以無線的形式發(fā)送到區(qū)域環(huán)境監(jiān)控中心。至此，一次苯并a花在線檢測結(jié)束。在清洗之前，首先要吹干顆粒收集裝置表面的液體，吹干操作是用流動氣體來實現(xiàn)的。儲氣罐用來存放壓力為0. 5Mpa的氣體，通過第一壓力控制器12，使其輸出時的氣體壓力為5Pa。吹干時，將電磁閥DZF3和電磁閥DZF6打開，空氣依次經(jīng)由儲氣罐、第一壓力控制器12、電磁閥DZF3、超聲波提取器3、電磁閥DZF6，最終進入廢液池4，由廢液池4的排氣口排入大氣。經(jīng)過一定時間，吹干過程結(jié)束，關(guān)閉電磁閥DZF3和電磁閥DZF6。清洗時的操作與測試時往超聲波提取器3中加提取液的操作類同。清洗后的廢液通過打開電磁閥DZF6，排入廢液池4。清洗結(jié)束時，應(yīng)及時關(guān)閉電磁閥DZFl和電磁閥DZF6。清洗的具體步驟為A.打開蠕動泵1，使定容器2中的六通閥處于加樣狀態(tài)，向定容器2內(nèi)加入提取液，出現(xiàn)回流后(通過時間確定)關(guān)閉蠕動泵I。B.開啟定容器2中的六通閥，使之旋轉(zhuǎn)30°，六通閥進入放樣狀態(tài)，打開電磁閥DZF1、電磁閥DZF2，將提取液全部從定容器2中放入采樣超聲提取器3內(nèi)，關(guān)閉電磁閥DZF2，開啟超聲提取器3，30秒后關(guān)閉超聲提取器3、關(guān)閉電磁閥DZF1，打開電磁閥DZF 7放掉清洗液，清洗結(jié)束。本發(fā)明不局限于權(quán)利要求和上述實施例所述及的內(nèi)容，只要是根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思所創(chuàng)作出來的任何發(fā)明，都應(yīng)歸屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種苯并a芘濃度測試方法，其特征在于； 步驟一，使用采樣泵(7)采集空氣，使用流量控制器(6)對采樣泵所采樣的空氣體積進行標定； 步驟二，使用靜電收集裝置收集采樣泵收集的空氣中的顆粒； 步驟三，使用提取器(3)提取靜電收集裝置收集的顆粒所吸附的苯并a芘； 步驟四，使用色譜儀(8)測定樣本中的苯并a芘；步驟五，使用工控機(9)計算得出空氣中苯并a芘濃度值。
2.如權(quán)利要求I所述的測試方法，其特征在于，通過靜電收集裝置的負離子發(fā)生裝置使得顆粒帶負電，從而吸附到帶正電的顆粒收集裝置上。
3.如權(quán)利要求2所述的測試方法，其特征在于，其中顆粒收集裝置為圓筒形，負離子發(fā)生裝置為圓柱狀，負離子發(fā)生裝置同軸的設(shè)置于顆粒收集裝置內(nèi)；或者顆粒收集裝置為盤狀并由若干放射狀隔板隔出獨立空間，負離子發(fā)生裝置包括多個連接到中心軸的放射狀電極，放射狀電極與顆粒收集裝置中放射狀隔板隔出的獨立空間一一對應(yīng)。
4.一種苯并a芘濃度測試裝置，其特征在于；包括通過管路依次連接的超聲波提取器(3)、流量控制器(6)和采樣泵(7)，所述超聲波提取器(3)內(nèi)設(shè)置有靜電收集裝置，所述超聲波提取器(3)的進氣管路上設(shè)有電磁閥DZF2，所述超聲波提取器(3)與所述流量控制器(6)的連接管路上設(shè)有電磁閥DZF4，所述超聲波提取器(3)通過電磁閥DZF7與高效液相色譜儀(8)管路連接，所有上述部件均在工控機(9)控制下工作。
5.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于還包括與所述超聲波提取器(3)通過管路依次連接的定容器(2)和蠕動泵(I)，所述定容器(2)與所述超聲波提取器(3)的連接管路上設(shè)有電磁閥DZFl。
6.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于所述靜電收集裝置包括顆粒收集裝置和負離子發(fā)生裝置，所述顆粒收集裝置帶正電。
7.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于其中顆粒收集裝置為圓筒形，負離子發(fā)生裝置為圓柱狀，負離子發(fā)生裝置同軸的設(shè)置于顆粒收集裝置內(nèi)。
8.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于其中顆粒收集裝置為盤狀并由若干放射狀隔板隔出獨立空間，負離子發(fā)生裝置包括多個連接到中心軸的放射狀電極，放射狀電極與顆粒收集裝置中放射狀隔板隔出的獨立空間一一對應(yīng)。
9.如權(quán)利要求4-8所述的測試裝置，其特征在于所述定容器中設(shè)有六通閥。
10.如權(quán)利要求4-9所述的測試裝置，其特征在于測試裝置還包括儲氣罐(11)和第一壓力控制器(12)，空氣依次經(jīng)由儲氣罐(11)、第一壓力控制器(12)、電磁閥DZF3、超聲波提取器(3)、電磁閥DZF6進入廢液池(4)，最終由廢液池(4)的排氣口排出。
全文摘要
一種苯并a芘濃度測試方法，包括步驟一，使用采樣泵(7)采集空氣，使用流量控制器(6)對采樣泵所采樣的空氣體積進行標定；步驟二，使用靜電收集裝置收集采樣泵收集的空氣中的顆粒；步驟三，使用提取器(3)提取靜電收集裝置收集的顆粒所吸附的苯并a芘；步驟四，使用色譜儀(8)測定樣本中的苯并a芘；步驟五，使用工控機(9)計算得出空氣中苯并a芘濃度值。還公開了一種苯并a芘濃度測試裝置。上述方法和裝置可以快速、準確測定大氣中苯并a芘濃度值。
文檔編號G01N30/02GK102706979SQ20121018382
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者盧文弟, 宋根發(fā), 張存, 洪詩琮 申請人:山西太星藍天環(huán)保科技有限公司