一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體除水裝置，屬于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣中的有機化合物通常用氣相色譜和氣相色譜/質(zhì)譜方法進行測定，比如環(huán)境空氣中臭氧前驅(qū)體碳氫化合物和有毒有害鹵代烴及含氧有機物的測定。
[0003]環(huán)境空氣中有機化合物的濃度比較低，難以用分析儀器直接進行測定；因此，需要對空氣中的有機化合物進行濃縮后進行分析。
[0004]環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機物濃縮的方法主要有吸附劑吸附濃縮和低溫空管冷凍濃縮，低溫空管冷凍濃縮揮發(fā)性有機物時，需要先除水，否則樣品中的水氣會冷凍在捕集管中造成堵塞。目前的揮發(fā)性有機物樣氣除水的方法主要有滲透膜除水和低溫空管冷凍除水，EPA方法T0-14是采用空管冷凍濃縮樣品中的揮發(fā)性有機物，先用滲透膜除水，在除水的過程中，同時把極性揮發(fā)性有機物如醛酮類化合物同時去除，因此EPA方法T0-14只能測定非極性揮發(fā)性有機物。低溫空管冷凍除水的制冷方法有液氮制冷、半導體制冷、壓縮機制冷；液氮制冷成本高、受條件限制不易推廣，半導體制冷效果較差，壓縮機制冷耗電高、體積大、質(zhì)量重，需要定期添加氟利昂制冷劑，污染環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述的技術(shù)問題，提供了一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置。該冷凝除水裝置制冷效果好，無污染，可以實現(xiàn)對揮發(fā)性有機物樣品氣體的冷凝除水操作而不導致各類揮發(fā)性有機物的損失、從而能夠在線或離線分析極性和非極性各類揮發(fā)性有機物。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，包括:安裝于所述冷端上的冷凝頭，所述冷凝頭包括:由非金屬材料構(gòu)成的凹形池體，放置于所述凹形池體底部并且由鈍化金屬材料構(gòu)成的呈平面螺旋形狀的金屬冷凝管，從所述池體底部向外依次放置于所述金屬冷凝管上的絕緣片、隔熱片和導熱片，并且所述導熱片與所述冷端相接觸。
[0007]優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，所述金屬冷凝管的兩端與加熱電源相連。
[0008]優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，所述池體的底部設置具有一定寬度和深度的螺紋形狀的凹槽，并且所述金屬冷凝管安裝于該凹槽內(nèi)。
[0009]優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，所述凹形池體外部設置有一個帶有氣體出入口的密封外罩。
[0010]優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，所述密封外罩包括:固定于所述冷端上的固定板，所述固定板上設置有保溫套，所述保溫套與一個可開閉的上蓋連接，當所述上蓋閉合后，所述固定板、保溫套、上蓋形成一個將所述冷端的頂部包裹于內(nèi)的空腔。
[0011]優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，所述上蓋上設置有通向所述密閉空腔內(nèi)部的兩個通氣細管。
[0012]優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，所述管座上還設置一個接水盤。
[0013]優(yōu)化的，上述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，所述金屬冷凝管與溫度傳感器相連接。
[0014]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:⑴揮發(fā)性有機物樣氣除水效果好；⑵只冷凍除水，不冷凍捕集各類揮發(fā)性有機化合物；(3)能耗低并且無污染。
【附圖說明】
[0015]附圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖2是本發(fā)明毛細管座結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖3是本發(fā)明冷凍冷凝頭局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。圖中，冷源1、冷端2、冷凝頭3、凹形池體301、金屬冷凝管302、絕緣片303、隔熱片304、導熱片305、固定板4、保溫套5、上蓋6、接水盤7、密封圈8。
[0019]實施例:
[0020]如圖1所示，一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，包括與冷源I相連接的冷端2，安裝于冷端2上的冷凝頭3，冷凝頭3包括:凹形池體301，放置于凹形池體301底部并且由鈍化金屬材料構(gòu)成的呈平面螺旋形狀的金屬冷凝管302，從池體301底部向外依次放置于金屬冷凝管302上的絕緣片303、隔熱片304和導熱片305，并且導熱片305與冷端2相接觸。其中，可以使用用螺絲將絕緣片303、隔熱片304和導熱片305這三個薄片與凹形小池體391底面連接固定成為一體。三種薄片大小、形狀與凹形小池體內(nèi)部形狀匹配，薄片厚度根據(jù)各自的功能要求可以改變，例如0.25mm-5mm。
[0021]凹形小池體301可以選用聚四氟乙烯、陶瓷、石英等非金屬材料構(gòu)成，絕緣片303可以選用云母等材料、隔熱片304可以選用如聚四氟乙烯、peek等低導熱系數(shù)耐高溫材料制成，導熱片305可以選用鋁、銅或相關(guān)合金等高導熱系數(shù)、高比熱容金屬材料制成。
[0022]在凹形小池體301的底面上加工有一定寬度和深度的螺紋形狀的凹槽，以便安裝固定金屬冷凝管302。該金屬冷凝管為30?50cm長、Imm?3mm內(nèi)徑的鈍化處理金屬管，金屬管材料為不銹鋼、銅或相關(guān)合金管。
[0023]本實施例中，在冷端2上還設置有固定板4，固定板4上設置有保溫套5，保溫套5與一個可開閉的上蓋6連接，并且當上蓋6閉合后，固定板4、保溫套5、上蓋6形成一個將冷端2的頂部包裹于內(nèi)的密閉空腔，在上蓋6上設置有兩個通向密閉空腔內(nèi)部的通氣細管，在管座2上還設置一個接水盤7。
[0024]采用上述結(jié)構(gòu)后，冷凝頭3密封安裝在冷源I (如冷阱)的冷端2上，冷凝頭3內(nèi)的高導熱系數(shù)、高比熱容材料構(gòu)成的導熱片305與冷端接觸；冷端和冷凝頭用絕緣保溫材料保溫；冷端通過熱傳導對冷凝頭3內(nèi)的金屬冷凝管302進行制冷，通過控制金屬冷凝管302的溫度達到只冷凍捕集樣品中的水分、不冷凍各類VOCs的目的；冷凝管302冷凝除水后，需要快速將除水管加熱到100°C以上氣化除水管中的冰，用氮氣反吹去除冷凝管302中的水分。由于金屬冷凝管302是用電源直接通電加熱，并且與冷凝管302接觸是一個低導熱系數(shù)絕緣材料片，因此冷凝管302加熱升溫過程中熱損失很少，升溫速率快，完全滿足快速升溫除水的要求，溫度可調(diào)、可控；直接加熱效果優(yōu)于熱擴散加熱；冷凝管302加熱反吹除水后又需要快速降溫，為下一次冷凍除水做準備；由于冷凝管302的外層與冷端接觸的是一個高導熱、高儲熱材料的導熱片305，該部件在除水管熱脫附過程中能夠保持(儲備)一定的低溫，在加熱除水結(jié)束后，制冷機的冷端能夠?qū)淠?02進行快速降溫，從而保證系統(tǒng)的循環(huán)運行。冷凝頭制冷除水氣過程中，冷凝頭溫度比較低，導致在除水裝置的外壁結(jié)冰，影響冷凝頭的降溫、升溫性能。通過上蓋6上設置有兩個通向密閉空腔內(nèi)部的通氣細管，一個通氣細管向密閉空腔內(nèi)部通入干燥氣體，使空腔內(nèi)部形成一定正壓，將冷凝頭與含濕的環(huán)境空氣隔離，防止?jié)駳鉂B透在冷凝頭外壁結(jié)冰，影響冷凝頭性能，壓力大到一定程度，干燥空氣會從另一個通氣細管排出。在除水裝置外壁如果有水珠，可以用接水盤7收集。
[0025]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0026]盡管本文較多地使用了冷源1、冷端2、冷凝頭3、凹形池體301、金屬冷凝管302、絕緣片303、隔熱片304、導熱片305、固定板4、保溫套5、上蓋6、接水盤7等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【主權(quán)項】
1.一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，包括:安裝于冷端(2)上的冷凝頭(3)，其特征在于，所述冷凝頭(3)包括:由非金屬材料構(gòu)成的凹形池體(301)，放置于所述凹形池體(301)底部并且由鈍化金屬材料構(gòu)成的呈平面螺旋形狀的金屬冷凝管(302)，從所述池體(301)底部向外依次放置于所述金屬冷凝管(302)上的絕緣片(303)、隔熱片(304)和導熱片(305)，并且所述導熱片(305)與所述冷端(2)相接觸，所述金屬冷凝管(302)的兩端與加熱電源相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，其特征在于，所述冷凝管(302)的內(nèi)徑為l-3mm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，其特征在于，所述池體(301)的底部設置具有一定寬度和深度的螺紋形狀的凹槽，并且所述金屬冷凝管(302)安裝于該凹槽內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，其特征在于，所述凹形池體(301)外部設置有一個帶有氣體出入口的密封外罩。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，其特征在于，所述密封外罩包括:固定于所述冷端(2)上的固定板(4)，所述固定板(4)上設置有保溫套(5)，所述保溫套(5)與一個可開閉的上蓋(6)連接，當所述上蓋(6)閉合后，所述固定板⑷、保溫套(5)、上蓋(6)形成一個將所述冷端(2)的頂部包裹于內(nèi)的空腔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，其特征在于，所述上蓋(6)上設置有通向所述密閉空腔內(nèi)部的細管接線柱，所述金屬冷凝管(302)的進氣端和出氣端分別與細管接線柱相連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，其特征在于，所述管座(2)上還設置一個接水盤(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置，其特征在于，所述金屬冷凝管(302)與溫度傳感器相連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣體除水裝置，屬于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種揮發(fā)性有機物樣氣冷凝除水裝置。包括：安裝于所述冷端上的冷凝頭，所述冷凝頭包括：由非金屬材料構(gòu)成的凹形池體，放置于所述凹形池體底部并且由鈍化金屬材料構(gòu)成的呈平面螺旋形狀的金屬冷凝管，從所述池體底部向外依次放置于所述金屬冷凝管上的絕緣片、隔熱片和導熱片，并且所述導熱片與所述冷端相接觸。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：(1)揮發(fā)性有機物氣體濃縮效果好，可實現(xiàn)定量捕集和定量熱脫附；(2)能耗低并且無污染。
【IPC分類】G01N1/34
【公開號】CN105181429
【申請?zhí)枴緾N201510557525
【發(fā)明人】李虹杰, 韓長綿, 潘怡沛, 張培生, 林永前, 李愷驊
【申請人】武漢市天虹儀表有限責任公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月1日