大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個(gè)采樣裝置(100)以及一個(gè)分析裝置(200)，所述采樣裝置(100)包括一個(gè)螺旋管(10)，一個(gè)氣液分離器(11)以及一個(gè)氣泵(12)，所述螺旋管(10)的進(jìn)口端分別連接大氣(101)以及捕集液瓶(102)，所述螺旋管(10)的出口端連接所述氣液分離器(11)的中部，所述氣液分離器(11)的上端連接所述氣泵(12)，所述氣液分離器(11)的下端通過第一連接管路(300)連接所述分析裝置(200)。本發(fā)明所提供的上述大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對大氣過氧化物的自動連續(xù)監(jiān)測，并能獲得較為準(zhǔn)確的大氣中過氧化物的總的含量、有機(jī)過氧化物的含量以及H2O2的含量。
【專利說明】
大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種大氣中過氧化物的自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]大氣中的過氧化物包括過氧化氫(H2O2 )、以及甲基過氧化氫、輕甲基過氧化氫、乙基過氧化氫等有機(jī)過氧化物，其中H202占總過氧化物的80-90 %。由于大氣中的過氧化物、尤其是H202不僅氧化性強(qiáng)和水溶性高，而且化學(xué)活性也非常高，在酸雨和PM2.5生成中起著重要作用，因此有關(guān)過氧化物的污染特征及其在大氣中的物理化學(xué)過程的研究成為大氣環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003]《大氣中過氧化物監(jiān)測方法的研究及其應(yīng)用》(浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013 年，繆萍萍)中對于大氣中過氧化物采樣和分析方法進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹，其中關(guān)于檢測方法的原理等進(jìn)行了系統(tǒng)梳理。
[0004]《大氣H202測定方法的研究進(jìn)展》(環(huán)境保護(hù)前沿，2013年，張安平等)中提及有關(guān)于大氣過氧化物的連續(xù)采樣方法，以及過氧化物樣品分析方法的相關(guān)理論。該現(xiàn)有技術(shù)提及的僅僅是有關(guān)大氣過氧化物的監(jiān)測的原理知識，例如，對于連續(xù)采樣的螺旋管吸收法，該現(xiàn)有技術(shù)僅僅記錄“原理是將空氣和捕集液各自以一定的流速通入螺旋管，捕集液在螺旋管內(nèi)壁形成較薄的液面層，增大空氣與捕集液的接觸面積，從而使得H2〇2更好的被溶液吸收。 氣液經(jīng)螺旋管混合后通過氣液分離器分開，氣體排出系統(tǒng)，液體則進(jìn)入分析系統(tǒng)”。再比如， 關(guān)于過氧化物樣品分析中的酶化法以及熒光法，該現(xiàn)有技術(shù)記載的僅僅是化學(xué)原理，沒有涉及任何設(shè)備細(xì)節(jié)。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)提供的均為與大氣過氧化物監(jiān)測相關(guān)的理論概述，并未提供可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的工業(yè)化解決方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于上述現(xiàn)有技術(shù)，無法獲得可供實(shí)用的工業(yè)化技術(shù)設(shè)施，用以獲得對大氣過氧化物的連續(xù)監(jiān)測。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，以減少或避免前面所提到的問題。
[0007]具體來說，本發(fā)明提供了一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對大氣過氧化物的即時(shí)、在線、自動連續(xù)監(jiān)測，并能獲得較為準(zhǔn)確的大氣過氧化物的含量結(jié)果。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個(gè)采樣裝置以及一個(gè)第一分析裝置以及一個(gè)第二分析裝置，所述采樣裝置包括一個(gè)螺旋管，一個(gè)氣液分離器以及一個(gè)氣栗，所述螺旋管的進(jìn)口端分別連接大氣以及捕集液瓶，所述螺旋管的出口端連接所述氣液分離器的中部，所述氣液分離器的上端連接所述氣栗，所述氣液分離器的下端通過第一連接管路連接所述第一分析裝置和所述第二分析裝置;所述第一分析裝置和所述第二分析裝置的結(jié)構(gòu)完全相同。
[0009]優(yōu)選地，所述第一分析裝置包括首尾串聯(lián)連接的第一混合管、第二混合管以及第三混合管;所述第一混合管的進(jìn)口端分別連接所述第一連接管路以及第一緩沖溶液瓶，所述第二混合管的進(jìn)口端分別連接所述第一混合管的出口端以及第一熒光試劑瓶，所述第三混合管的進(jìn)口端分別連接所述第二混合管的出口端以及第一堿液瓶;所述第三混合管的出口端連接有一個(gè)第一樣品收集器，所述第一樣品收集器的中部通過第二連接管路連接一臺第一熒光檢測儀。
[0010]優(yōu)選地，所述第二分析裝置包括首尾串聯(lián)連接的第四混合管、第五混合管以及第六混合管;所述第四混合管的進(jìn)口端分別連接所述第一連接管路以及第二緩沖溶液瓶，所述第五混合管的進(jìn)口端分別連接所述第四混合管的出口端以及第二熒光試劑瓶，所述第六混合管的進(jìn)口端分別連接所述第五混合管的出口端以及第二堿液瓶;所述第六混合管的出口端連接有一個(gè)第二樣品收集器，所述第二樣品收集器的中部通過第三連接管路連接一臺第二熒光檢測儀。
[0011]優(yōu)選地，所述氣液分離器和所述氣栗之間設(shè)置有一個(gè)收集液體的安全瓶。
[0012]優(yōu)選地，所述第一連接管路中設(shè)置有一個(gè)三通電磁閥，所述三通電磁閥的第一端連接所述氣液分離器的下端，所述三通電磁閥的第二端通過一個(gè)分配三通分別連接所述第一分析裝置和所述第二分析裝置，所述三通電磁閥的第三端連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液瓶。
[0013]優(yōu)選地，所述螺旋管的出口端水平連接所述氣液分離器的中部，系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測過程中，設(shè)定所述氣液分離器與所述螺旋管連接位置處的液面高度與所述螺旋管的出口的最高點(diǎn)平齊。[〇〇14]優(yōu)選地，所述第一樣品收集器的上部設(shè)置有一個(gè)第一排氣管，所述第一樣品收集器的中部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第一樣品檢測管，所述第一樣品檢測管的底部位于所述第一樣品收集器的液面下方，所述第一樣品檢測管的上端連接所述第二連接管路。
[0015]優(yōu)選地，所述第一樣品檢測管的底部位于所述第一樣品收集器的液面下方3-4毫米處。
[0016]優(yōu)選地，所述第二樣品收集器的上部設(shè)置有一個(gè)第二排氣管，所述第二樣品收集器的中部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第二樣品檢測管，所述第二樣品檢測管的底部位于所述第二樣品收集器的液面下方，所述第二樣品檢測管的上端連接所述第三連接管路。
[0017]優(yōu)選地，所述第二樣品檢測管的底部位于所述第二樣品收集器的液面下方3-4毫米處。
[0018]本發(fā)明所提供的上述大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對大氣過氧化物的即時(shí)、在線、自動連續(xù)監(jiān)測，并能獲得較為準(zhǔn)確的大氣中過氧化物的總的含量、有機(jī)過氧化物的含量以及H2〇2的含量?！靖綀D說明】
[0019]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0020]圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2顯示的是圖1所示位置A處的放大示意圖；
[0022]圖3顯示的是圖1所示位置B處的放大示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號。[〇〇24]正如【背景技術(shù)】部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中大氣過氧化物監(jiān)測的理論原理已經(jīng)比較明了，但是如何將理論成果應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)化生產(chǎn)尚無可供借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)。基于此，本發(fā)明提供了一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，其目的就是為了將理論研究成果轉(zhuǎn)換成一種可應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)化解決方案。
[0025]如圖1所示，其顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)屬于一種大氣環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，可用于對大氣中的過氧化物含量進(jìn)行即時(shí)、在線、自動連續(xù)監(jiān)測。[〇〇26]圖1所示大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)總體上由三部分組成，包括一個(gè)采樣裝置100以及一個(gè)第一分析裝置200和一個(gè)第二分析裝置2001。其中，采樣裝置100使用螺旋管吸收法對大氣中的過氧化物進(jìn)行連續(xù)的采集，使得大氣中的過氧化物溶解到捕集液中獲得可供分析用的樣品，采集得到的樣品通過第一連接管路300連續(xù)輸送給第一分析裝置200以及第二分析裝置2001，第一分析裝置200和第二分析裝置2001均采用熒光檢測法對樣品中的過氧化物進(jìn)行分析，其中，第一分析裝置200獲取的是大氣中的過氧化物的總濃度，第二分析裝置2001獲取的是大氣中的有機(jī)過氧化物的濃度。本發(fā)明將采樣裝置100和第一分析裝置200以及第二分析裝置2001通過第一連接管路300連接為一體，構(gòu)成了采樣和分析一體化的系統(tǒng)，同時(shí)配合各種電控微量栗以及熒光檢測儀等自動連續(xù)化部件，可以獲得對大氣過氧化物的即時(shí)、在線、自動連續(xù)監(jiān)測。本發(fā)明中，有關(guān)螺旋管吸收法和熒光檢測法的基本原理在【背景技術(shù)】部分提及的兩篇現(xiàn)有技術(shù)文件中均有介紹，此處引用作為參考，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上述現(xiàn)有技術(shù)可以明了本發(fā)明從原理上來看是可以實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于將現(xiàn)有的理論轉(zhuǎn)換成實(shí)用技術(shù)，通過具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對大氣過氧化物濃度的自動連續(xù)監(jiān)測。
[0027]具體來說，本發(fā)明的采樣裝置100包括一個(gè)水平放置的螺旋管10,一個(gè)豎直放置的氣液分離器11以及一個(gè)氣栗12。其中，螺旋管10的進(jìn)口端分別連接大氣101以及捕集液瓶 102,螺旋管10的出口端連接氣液分離器11的中部，豎直放置的氣液分離器11的上端連接氣栗12,氣液分離器11的下端通過第一連接管路300連接第一分析裝置200以及第二分析裝置 2001。
[0028]氣栗12利用吸力將大氣101采集吸入螺旋管10中，同時(shí)利用微量栗P1將捕集液瓶 102中的捕集液送入螺旋管10中，被采集到的大氣和捕集液在螺旋管10內(nèi)充分混合，致使大氣中的過氧化物溶于捕集液中。其后氣液混合物從螺旋管10內(nèi)流出并進(jìn)入氣液分離器11， 在此處氣液混合物中的空氣被氣栗12抽離氣液分離器11，從其上方排出，而采集到過氧化物的捕集液則進(jìn)入第一分析裝置200以及第二分析裝置2001。由于螺旋管10較長，因此使用螺旋管10采樣一方面可以增加大氣與捕集液的接觸時(shí)間，另一方面因進(jìn)入氣液分離器11中的捕集液可以在管壁處形成液面層，從而增加了大氣與捕集液的接觸面積，這兩點(diǎn)有效增加了螺旋管10對大氣中易溶于捕集液的過氧化物的采集效率(后面將對此進(jìn)一步詳細(xì)說明)。
[0029]本發(fā)明所采用的捕集液可以是任何一種現(xiàn)有的適用于大氣過氧化物檢測的捕集液。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可供選擇的捕集液可以是PH3.5的磷酸，也可以是pH6的鄰苯二甲酸氫鉀、或者是PH7.0的去離子蒸餾水等。
[0030]為了通過第一分析裝置200以及第二分析裝置2001獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，需要在進(jìn)行樣品分析前首先制作一個(gè)校準(zhǔn)曲線。為了避免偶然因素的干擾，本發(fā)明在采樣裝置100 的末端設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)溶液接口，用以通過同樣的第一連接管路300向采樣裝置100輸送標(biāo)準(zhǔn)溶液獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線，因而獲得的檢測結(jié)果和制作標(biāo)準(zhǔn)曲線具有同樣的誤差，可以有效地消除系統(tǒng)誤差，因而通過第一連接管路300輸送采集樣品獲得的檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對的結(jié)果就會更加準(zhǔn)確。具體來說，在一個(gè)具體實(shí)施例中，第一連接管路300中設(shè)置有一個(gè)三通電磁閥13,三通電磁閥13的第一端連接氣液分離器11的下端，三通電磁閥13的第二端分別連接第一分析裝置200和第二分析裝置2001，三通電磁閥13的第三端通過一個(gè)微量栗19 連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液瓶14,標(biāo)準(zhǔn)溶液瓶14中可以放入用于標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的不同濃度梯度的 H2〇2標(biāo)準(zhǔn)溶液。
[0031]關(guān)于通過標(biāo)準(zhǔn)溶液獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線的原理在現(xiàn)有技術(shù)中均有介紹，其原理并非本發(fā)明保護(hù)的內(nèi)容，此處關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)溶液瓶14通過三通電磁閥13連接于連接管路300中的結(jié)構(gòu)設(shè)置才是本實(shí)施例的要點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是利用同樣的第一連接管路300輸送標(biāo)準(zhǔn)溶液以及采集樣品，可以避免設(shè)備干擾帶來的誤差，提高了檢測結(jié)果的精度。同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)溶液瓶14置于第一連接管路300中便于連續(xù)監(jiān)測過程中隨時(shí)標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)曲線，避免系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)檢測結(jié)果發(fā)生偏差。連接在第一連接管路300中的三通電磁閥13和微量栗19不需要反復(fù)拆裝，只需要在制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的的時(shí)候切換三通電磁閥13使得連接氣液分離器11的第一端關(guān)閉、連接分析裝置的第二端以及連接標(biāo)準(zhǔn)溶液瓶14的第三端打開即可。標(biāo)準(zhǔn)曲線制作完成之后，在系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測過程中，切換三通電磁閥13關(guān)閉第三端，使第二端開啟，打開第一端，即可開始對過氧化物進(jìn)行自動連續(xù)監(jiān)測。以上設(shè)計(jì)結(jié)果簡單，易于操作，同時(shí)可以避免反復(fù)拆裝帶來的連接誤差。[〇〇32]另外，為了使進(jìn)入氣液分離器11中樣品的液面保持平衡、保證溶解有過氧化物的捕集液能夠平穩(wěn)連續(xù)地進(jìn)入分析裝置200，同時(shí)確保采樣效率達(dá)到100 % ± 5 %，本發(fā)明的大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)在前期的研發(fā)過程中，對采集氣體的流量和輸送捕集液的流速進(jìn)行多次反復(fù)的調(diào)試。具體是通過調(diào)節(jié)氣栗12的流量、微量栗P1的流速以及輸送到兩個(gè)分析裝置中的液體的流量才能實(shí)現(xiàn)上述效果，在調(diào)試過程中如果氣栗12的吸力過大，或者捕集液輸入的流量過大，會使得氣液分離器11中的捕集液的液面高度過高，從而導(dǎo)致部分捕集液被氣栗12吸走，進(jìn)入氣栗12,從而損壞氣栗12。為避免液體進(jìn)入氣栗12使之損壞，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在氣液分離器11和氣栗12之間設(shè)置有一個(gè)收集液體的安全瓶103,以保持氣路的順暢同時(shí)將液體隔離到安全瓶103中。圖示安全瓶103可以是具有兩個(gè)管道的密閉的瓶子，其中一個(gè)管道連接氣液分離器11的上端，另一個(gè)管道連接氣栗12,從氣液分離器11 吸入的液體在重力作用下落入瓶子的底部，連接氣栗12的管道底部位于瓶口位置，不會將瓶中的液體吸入，從而實(shí)現(xiàn)了對液體的隔離，避免氣栗12吸入液體而損壞以及監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確。[〇〇33] 進(jìn)一步地，正如前述，為了實(shí)現(xiàn)溶解有過氧化物的捕集液能夠平穩(wěn)連續(xù)地進(jìn)入兩個(gè)分析裝置，需要調(diào)節(jié)氣栗12的流量、微量栗P1的流速以及輸送到兩個(gè)分析裝置中的液體的流量，使氣液分離器11中樣品的液面保持平衡。需要調(diào)節(jié)的部件很多，雖然可以選擇精密的可電子調(diào)控的氣栗、微量栗等設(shè)備獲得準(zhǔn)確的流量數(shù)值，但是會增加很大的成本，而且隨著檢測項(xiàng)目的不同、結(jié)構(gòu)部件的檢修、更換、調(diào)整等因素的影響，可能每次的流量數(shù)值都是變化的，因此即便采用昂貴的調(diào)控設(shè)備，也需要頻繁的組合調(diào)節(jié)不同的部件以獲得滿意的結(jié)果。
[0034]為簡化調(diào)節(jié)步驟，直觀獲得所需的調(diào)節(jié)結(jié)果，在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種可通過觀察辨別是否調(diào)節(jié)到位的技術(shù)，如圖2所示，其顯示的是圖1所示位置A處的放大示意圖，如圖所示，氣液分離管11為豎直放置的細(xì)長型透明玻璃管，螺旋管10的出口端水平連接氣液分離器11的中部，系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測過程中，設(shè)定氣液分離器11與螺旋管10連接位置處的液面高度與螺旋管10的出口的最高點(diǎn)平齊。即，在連續(xù)監(jiān)測之前需要對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)， 對于系統(tǒng)的采樣裝置100這一側(cè)，調(diào)節(jié)完成的標(biāo)志是使得氣液分離器11中的液面高度與螺旋管10的出口的最高點(diǎn)齊平。由于氣液分離器11具備一定的直徑，其中的液面在重力和毛細(xì)作用下會呈現(xiàn)中部凹陷的形式，因此優(yōu)選的是使氣液分離器11與螺旋管10連接位置處的液面高度恰好不讓螺旋管10的出口暴露在外。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，如果液面高度低于螺旋管10 的出口最高點(diǎn)，則當(dāng)螺旋管10中液體的流速偶爾降低時(shí)，可能會導(dǎo)致氣液分離器11出現(xiàn)斷流，檢測失敗。而如果液面高度高于螺旋管10的出口最高點(diǎn)，氣體與液體分離的效果不好控制，有時(shí)候氣體會將液體沿著管壁向上吹導(dǎo)致液體溢出，從而影響了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在上述優(yōu)選方案中，液面和螺旋管10的管壁之間由于液面中部凹陷，會形成一個(gè)大于90度的便于氣體分離的夾角0，恰好便于氣體從液體中充分分離，而且因?yàn)閵A角0為鈍角，因而不會將夾角0下方的液體沿著管壁推送，并且由于螺旋管10的出口被液面覆蓋，螺旋管10中的液柱也不會出現(xiàn)氣體空泡，避免了斷流。綜上所述，通過設(shè)定氣液分離器11與螺旋管10連接位置處的液面高度與螺旋管10的出口的最高點(diǎn)平齊，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以隔著氣液分離器11 的玻璃管直觀觀察液面的位置，準(zhǔn)確掌握調(diào)節(jié)幅度，簡單易行容易實(shí)現(xiàn)，可以為本發(fā)明的大氣過氧化物的自動連續(xù)監(jiān)測提供穩(wěn)定的監(jiān)測條件，是本發(fā)明的突出特點(diǎn)之一。
[0035]下面參照圖1繼續(xù)說明本發(fā)明的大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的第一分析裝置 200以及第二分析裝置2001，如前所述，第一分析裝置200和第二分析裝置2001采用熒光檢測法對樣品中的過氧化物進(jìn)行分析，其原理是在辣根過氧化物酶的作用下過氧化物能夠使無熒光的對羥基苯乙酸轉(zhuǎn)化為具有強(qiáng)熒光的2，2二羥基-聯(lián)苯-5，5二乙酸，通過熒光檢測儀對該熒光物質(zhì)的熒光強(qiáng)度進(jìn)行檢測確定過氧化物的濃度，最后可以利用校準(zhǔn)曲線的模擬回歸方程計(jì)算總過氧化物、有機(jī)過氧化物的濃度，通過計(jì)算獲得過氧化氫的濃度。有關(guān)熒光檢測法的原理在現(xiàn)有技術(shù)中有詳細(xì)的說明，在此不再一一贅述。[〇〇36]理論上來講，從圖1可以看出，第一分析裝置200和第二分析裝置2001從結(jié)構(gòu)上來說是完全相同的，不同之處僅在于第二分析裝置2001在檢測初始階段，添加緩沖溶液的時(shí)候，在緩沖溶液中添加了過氧化氫酶，致使樣品中的H2〇2被分解，后續(xù)檢測過程中H2〇2已經(jīng)不存在了，則第二分析裝置2001最后檢測到的過氧化物的濃度完全是大氣中的有機(jī)過氧化物的濃度，利用第二分析裝置200檢測得到的大氣中的過氧化物的總濃度減去第二分析裝置2001檢測得到的大氣中的有機(jī)過氧化物的濃度，還可以進(jìn)一步獲得大氣中的H2O2的濃度。 [〇〇37]如圖1所示，本發(fā)明的第一分析裝置200包括水平首尾串聯(lián)連接的第一混合管21、 第二混合管22以及第三混合管23,其中優(yōu)選所述第一混合管21、第二混合管22以及第三混合管23為螺旋管，以提供更長的混合距離同時(shí)控制系統(tǒng)體積不至于過大。同樣的，第二分析裝置2001包括水平首尾串聯(lián)連接的第四混合管211、第五混合管221以及第六混合管231。為防止過氧化物的管壁吸附，除全文提及的螺旋管之外，優(yōu)選本發(fā)明所采用的管子均為特氟龍管。[〇〇38]第一分析裝置200的第一混合管21的進(jìn)口端通過三通S1分別連接第一連接管路 300以及第一緩沖溶液瓶201，第二混合管22的進(jìn)口端通過三通S2分別連接第一混合管21的出口端以及第一熒光試劑瓶202,第三混合管23的進(jìn)口端通過三通S3分別連接第二混合管 22的出口端以及第一堿液瓶203;第三混合管23的出口端連接有一個(gè)豎直放置的第一樣品收集器24,第一樣品收集器24的中部通過第二連接管路400連接一臺第一熒光檢測儀500。 同樣的，第二分析裝置2001的第四混合管211的進(jìn)口端通過三通S11分別連接第一連接管路 300以及第二緩沖溶液瓶2011，第五混合管221的進(jìn)口端通過三通S21分別連接第四混合管 211的出口端以及第二熒光試劑瓶2021，第六混合管231的進(jìn)口端通過三通S31分別連接第五混合管221的出口端以及第二堿液瓶2031;第六混合管231的出口端連接有一個(gè)豎直放置的第二樣品收集器241，第二樣品收集器241的中部通過第三連接管路4001連接一臺第二熒光檢測儀5001。[〇〇39]第一分析裝置200中，溶解有過氧化物的捕集液樣品通過第一連接管路300由微量栗P2栗入第一分析裝置200，在三通S1處與由微量栗P4從第一緩沖溶液瓶201中栗出的緩沖溶液匯合，然后在第一混合管21中進(jìn)行充分混合;其后樣品流出第一混合管21，在三通S2處由微量栗P6從第一熒光試劑瓶202中栗出的熒光試劑匯合，然后在第二混合管22中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的樣品流出第二混合管22，在三通S3處與由微量栗P8從第一堿液瓶203中栗出的堿液匯合，然后在第三混合管23中進(jìn)行充分混合。同樣的，第二分析裝置2001中，溶解有過氧化物的捕集液樣品通過第一連接管路300由微量栗P3栗入第二分析裝置2001，在三通S11 處與由微量栗P5從第二緩沖溶液瓶2011中栗出的緩沖溶液和過氧化氫酶的混合溶液匯合， 然后在第四混合管211中進(jìn)行充分混合;其后樣品流出第四混合管211，在三通S21處由微量栗P7從第二熒光試劑瓶2021中栗出的熒光試劑匯合，然后在第五混合管221中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的樣品流出第五混合管221，在三通S31處由微量栗P9從第二堿液瓶2031中栗出的堿液匯合，然后在第六混合管231中充分混合。
[0040]其中，緩沖溶液的作用是去除溶液中的重金屬避免干擾，同時(shí)調(diào)節(jié)pH值為適合進(jìn)行熒光反應(yīng)的6.8左右。但是，第二緩沖溶液瓶2011中的緩沖溶液與第一緩沖溶液瓶201中的緩沖溶液的不同之處在于，第二緩沖溶液瓶2011中的緩沖溶液中還添加了過氧化氫酶。
[0041]S卩，通過微量栗P5栗入第二緩沖溶液的時(shí)候，溶解有過氧化物的捕集液樣品中的 H2〇2可以被過氧化氫酶分解，因而后續(xù)檢測過程中H2〇2已經(jīng)不存在，則此時(shí)第二分析裝置 2001最后檢測到的過氧化物的濃度完全是大氣中的有機(jī)過氧化物的濃度。而通過微量栗P4 栗入第一緩沖溶液的時(shí)候，其檢測獲得的是大氣中的過氧化物的總濃度。因此，最后通過計(jì)算，可以利用栗入第一緩沖溶液獲得的總的過氧化物的濃度減去栗入第二緩沖溶液獲得的有機(jī)過氧化物的濃度，獲得大氣中的H2〇2的濃度。
[0042]也就是說，通過本發(fā)明的系統(tǒng)，可以自動連續(xù)且同時(shí)實(shí)現(xiàn)總的過氧化物濃度的連續(xù)監(jiān)測(通過第一分析裝置200)以及有機(jī)過氧化物濃度的連續(xù)監(jiān)測(通過第二分析裝置 2001)，總的過氧化物濃度以及有機(jī)過氧化物濃度的檢測在整個(gè)監(jiān)測過程中不需要中斷或者切換，提尚了檢測效率。
[0043]熒光試劑的作用是使發(fā)熒光的2，2 二羥基-聯(lián)苯-5，5 二乙酸被生成，堿液的作用是最后調(diào)節(jié)檢測液的PH值為最適熒光檢測的10.0-10.5,以便于檢測方法擁有最高的靈敏度。以上溶液均為現(xiàn)有熒光檢測法常用試劑，本非本發(fā)明的重點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)查詢獲得上述溶液的具體成分。另外，本發(fā)明可以采用現(xiàn)有的任何一種熒光檢測儀來檢測樣品的熒光強(qiáng)度，用以比對獲得大氣過氧化物的總的濃度、有機(jī)過氧化物的濃度以及計(jì)算獲得過氧化氫的濃度，例如可以采用市售的島津LC-20A熒光檢測儀等。[〇〇44]理論上，第一分析裝置200中，從第三混合管23中流出的樣品溶液，可以直接輸入第一熒光檢測儀500進(jìn)行檢測，然而由于存在樣品溶液的流量會有小波動、樣品溶液中混雜氣泡等問題，將樣品溶液直接輸入第一熒光檢測儀500可能會導(dǎo)致熒光檢測儀的基線不穩(wěn)定，從而影響檢測結(jié)果，因此，在本發(fā)明的第一分析裝置200中特別設(shè)置了一個(gè)第一樣品收集器24,用以排出溶液中的氣體，同時(shí)保證通過設(shè)置在第二連接管路400中的微量栗P10栗入第一熒光檢測儀500的液體流量保持連續(xù)，以獲取穩(wěn)定的檢測結(jié)果。同樣的，第二分析裝置2001也設(shè)置有一個(gè)同樣的第二樣品收集器241，然后通過設(shè)置在第三連接管路4001中的微量栗P11栗入第二熒光檢測儀5001。[〇〇45]具體來說，第一分析裝置200中，豎直放置的第一樣品收集器24為細(xì)長型透明玻璃管，其上端連接第三混合管23的出口端，第一樣品收集器24的下端連接有一個(gè)氣栗P12,其作用是將多余的樣品排出分析系統(tǒng)外，避免液體過多，積存于收集管內(nèi)，不能實(shí)現(xiàn)對過氧化物的即時(shí)、在線監(jiān)測。同樣的，第二分析裝置2001中的第一樣品收集器24也為細(xì)長型透明玻璃管，其上端連接第六混合管231的出口端，下端連接有一個(gè)與氣栗P12作用相同的氣栗 P13〇
[0046]為了排出捕集液樣品中的氣體、同時(shí)保持樣品收集器24內(nèi)壓力的穩(wěn)定，第一分析裝置200中，第一樣品收集器24的上部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第一排氣管204,在一個(gè)具體實(shí)施例中，第一排氣管204中裝有與大氣相通的過濾膜(圖中未示出)，設(shè)置第一排氣管 204以及過濾膜的作用是排出多余的氣體，平衡第一樣品收集器24內(nèi)的壓力，使第一樣品收集器24內(nèi)的壓力與外界大氣壓力相同，同時(shí)避免外界灰塵等污染物進(jìn)入第一樣品收集器 24。因?yàn)榈谝粯悠肥占?4后端連接的第一熒光檢測儀500需要在恒定的壓力和流量下才可以獲得穩(wěn)定的檢測結(jié)果，第一樣品收集器24內(nèi)頻繁的壓力變化會嚴(yán)重干擾第一熒光檢測儀500的輸出結(jié)果的穩(wěn)定性。同樣的，第二分析裝置2001中，第二樣品收集器241的上部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第二排氣管2041，第二排氣管2041中也裝有與大氣相通的過濾膜(圖中未示出)。
[0047]同樣如前述，為了實(shí)現(xiàn)溶解有過氧化物的捕集液能夠平穩(wěn)連續(xù)流入熒光檢測儀， 對于第一分析裝置200和第二分析裝置2001—側(cè)的各種微量栗的流量均需要進(jìn)行頻繁細(xì)致地調(diào)節(jié)，使進(jìn)入樣品收集器中的樣品的液面保持平衡。由于這一側(cè)的微量栗數(shù)量很多，要想獲得滿意的結(jié)果也是非常困難的。同樣的，本發(fā)明為了簡化調(diào)節(jié)步驟，直觀獲得所需的調(diào)節(jié)結(jié)果，在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種可通過觀察辨別是否調(diào)節(jié)到位的技術(shù)，即， 第一分析裝置200中，在豎直放置的透明玻璃制成的第一樣品收集器24的中部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第一樣品檢測管205,第一樣品檢測管205的上端連接第二連接管路400,系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測過程中，設(shè)定第一樣品檢測管205的底部最高點(diǎn)G位于第一樣品收集器24的液面最低點(diǎn)的下方，特別的，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一樣品檢測管205的底部最高點(diǎn)G位于第一樣品收集器24的液面最低點(diǎn)的下方3-4毫米處，如圖3所示，其顯示的是圖1所示位置B處的放大示意圖。同樣的，第二分析裝置2001中，在豎直放置的透明玻璃制成的第二樣品收集器 241的中部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第二樣品檢測管2051，第二樣品檢測管2051的上端連接第三連接管路4001，系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測過程中，設(shè)定第二樣品檢測管2051的底部最高點(diǎn)位于第二樣品收集器241的液面最低點(diǎn)下方，特別的，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二樣品檢測管 2051的底部最高點(diǎn)位于第二樣品收集器241的液面最低點(diǎn)下方3-4毫米處。[〇〇48]第一樣品檢測管205以及第二樣品檢測管2051的位置的確定是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)監(jiān)測的另一個(gè)突出的特點(diǎn)。[〇〇49]以第一分析裝置200為例，發(fā)明人曾經(jīng)嘗試將第一樣品收集器24的底部通過第二連接管路400連接第一熒光檢測儀500,但是存在調(diào)試階段無法對第一樣品收集器24中的多余流量的液體進(jìn)行調(diào)節(jié)的問題。即，如前所述，在形成連續(xù)的液流之前需要調(diào)節(jié)進(jìn)入第一熒光檢測儀500中的液體流量，例如，如果在調(diào)試階段進(jìn)入第一樣品收集器24中的液體過多， 則需要將一部分液體排出，避免過多的液體積存于收集管內(nèi)倒灌入第三混合管23,或者需要人工拆除排氣管204上的過濾膜以泄壓，不能實(shí)現(xiàn)對過氧化物的即時(shí)、在線監(jiān)測。但是如果將第一樣品收集器24的底部直接連接第一熒光檢測儀500,則需要在適當(dāng)?shù)母叨仍O(shè)置額外的液體排放口，由于排放口并不位于最低點(diǎn)(最低點(diǎn)已經(jīng)連接第一熒光檢測儀500)，則需要特別精細(xì)地查看液面高度以避免液面低于排放口形成空轉(zhuǎn)，造成調(diào)節(jié)斷續(xù)難以控制，同時(shí)高點(diǎn)位置設(shè)置的液體排放口會將新鮮溶液抽走，導(dǎo)致檢測樣品可能都是舊液，監(jiān)測結(jié)果會不準(zhǔn)。因此，在本發(fā)明的上述具體實(shí)施例中，將廢液排放口設(shè)置在第一樣品收集器24的 (底部)最低點(diǎn)，使第一樣品收集器24的底部與氣栗P12連接，因而基本上不存在液面高度低于排放口的問題，操控調(diào)節(jié)相對簡化了很多。
[0050]另外，發(fā)明人也嘗試過使第一樣品檢測管205水平或者向下設(shè)置，但研究發(fā)現(xiàn)，若設(shè)置第二連接管路400中的微量栗P10的高度高于第一樣品收集器24中的液面高度，液體通過微量栗P10的抽吸作用進(jìn)入第一熒光檢測儀500時(shí)，液體壓力的變化可被液體自身的重力以及微量栗P10的抽吸力所抵消，從而除去了因液體偶然出現(xiàn)的壓力變化導(dǎo)致的熒光檢測儀500輸出結(jié)果不穩(wěn)定的問題。若第一檢測管205水平或者向下設(shè)置，則增加了第一檢測管 205和微量栗P10之間的連接管的長度，延長了檢測時(shí)間。因此，將第一樣品檢測管205設(shè)置為斜向上，不僅消除了液體壓力變化對第一熒光檢測儀500的干擾，提高了檢測結(jié)果的穩(wěn)定性，而且節(jié)約了檢測時(shí)間。
[0051]當(dāng)然，如果要徹底杜絕壓力干擾、檢測結(jié)果不穩(wěn)定的問題，除了需要設(shè)置第一樣品檢測管205斜向上伸出之外，還需要在調(diào)節(jié)過程中控制第一樣品收集器24的液面高度位于第一樣品檢測管205的底部上方，特別優(yōu)化的條件是，系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測過程中，設(shè)定第一樣品檢測管205的底部最高點(diǎn)G位于第一樣品收集器24的液面最低點(diǎn)的下方3-4毫米處，即可達(dá)到最優(yōu)的連續(xù)監(jiān)測狀態(tài)，使得系統(tǒng)得以長時(shí)間不中斷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可以獲得長達(dá)數(shù)百小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果。同時(shí)由于第一樣品檢測管205的底部鄰近液面設(shè)置，輸送到第一熒光檢測儀500中的均為較新鮮的溶液，檢測結(jié)果會相對更準(zhǔn)確一些。[〇〇52]反之，上述提及的優(yōu)化方案之外的各種樣品檢測管位置的設(shè)置條件下，基本上很難獲得一小時(shí)以上的連續(xù)液流，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力非常有限，難以獲得較長時(shí)間的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果。
[0053]同樣的，關(guān)于第二樣品檢測管2051的位置的設(shè)計(jì)也遵循了與第一樣品檢測管205 同樣的原理，也可以獲得同樣的優(yōu)化效果，同時(shí)，當(dāng)設(shè)置斜向上伸出的第二樣品檢測管2051 的情況下，設(shè)置在第三連接管路4001中的微量栗PI 1設(shè)置高于第二樣品收集器241中的液面高度時(shí)，液體通過微量栗P11的抽吸作用進(jìn)入第二熒光檢測儀5001，液體壓力變化被液體自身的重力以及微量栗P11的抽吸力所抵消，降低了液體壓力變化對第二熒光檢測儀5001的干擾，提高了檢測結(jié)果的穩(wěn)定性。同樣的內(nèi)容在此不再重復(fù)描述。[〇〇54]綜上所述，本發(fā)明所提供的上述大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對大氣過氧化物的自動連續(xù)監(jiān)測，并能獲得較為準(zhǔn)確的大氣中過氧化物的總的含量、有機(jī)過氧化物的含量以及H2〇2的含量。
[0055]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個(gè)實(shí)施例的方式進(jìn)行描述的，但是并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體加以理解，并將各實(shí)施例中所涉及的技術(shù)方案看作是可以相互組合成不同實(shí)施例的方式來理解本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0056]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合， 均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大氣過氧化物自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個(gè)采樣裝置(100)、一個(gè)第一分析裝置 (200)以及一個(gè)第二分析裝置(2001)，所述采樣裝置(100)包括一個(gè)水平放置的螺旋管 (10)，一個(gè)豎直放置的氣液分離器(11)以及一個(gè)氣栗(12)，所述螺旋管(10)的進(jìn)口端分別 連接大氣(101)以及捕集液瓶(102)，所述螺旋管(10)的出口端連接所述氣液分離器(11)的 中部，所述氣液分離器(11)的上端連接所述氣栗(12)，所述氣液分離器(11)的下端通過第 一連接管路(300)連接所述第一分析裝置(200)和所述第二分析裝置(2001);所述第一分析 裝置(200)和所述第二分析裝置(2001)的結(jié)構(gòu)完全相同。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分析裝置(200)包括首尾串聯(lián)連接 的第一混合管(21)、第二混合管(22)以及第三混合管(23);所述第一混合管(21)的進(jìn)口端 通過三通(S1)分別連接所述第一連接管路(300)以及第一緩沖溶液瓶(201)，所述第二混合 管(22)的進(jìn)口端通過三通(S2)分別連接所述第一混合管(21)的出口端以及第一熒光試劑 瓶(202)，所述第三混合管(23)的進(jìn)口端通過三通(S3)分別連接所述第二混合管(22)的出 口端以及第一堿液瓶(203);所述第三混合管(23)的出口端連接有一個(gè)豎直放置的第一樣 品收集器(24)，所述第一樣品收集器(24)的中部通過第二連接管路(400)連接一臺第一熒 光檢測儀(500)。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二分析裝置(2001)包括首尾串聯(lián)連接 的第四混合管(211)、第五混合管(221)以及第六混合管(231);所述第四混合管(211)的進(jìn) 口端通過三通(S11)分別連接所述第一連接管路(300)以及第二緩沖溶液瓶(2011)，所述第 五混合管(221)的進(jìn)口端通過三通(S21)分別連接所述第四混合管(211)的出口端以及第二 熒光試劑瓶(2021)，所述第六混合管(231)的進(jìn)口端通過三通(S31)分別連接所述第五混合 管(221)的出口端以及第二堿液瓶(2031);所述第六混合管(231)的出口端連接有一個(gè)豎直 放置的第二樣品收集器(241)，所述第二樣品收集器(241)的中部通過第三連接管路(4001) 連接一臺第二熒光檢測儀(5001)。4.如權(quán)利要求1-3之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離器(11)和所述氣栗(12) 之間設(shè)置有一個(gè)收集液體的安全瓶(103)。5.如權(quán)利要求1-3之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一連接管路(300)中設(shè)置有一 個(gè)三通電磁閥(13)，所述三通電磁閥(13)的第一端連接所述氣液分離器(11)的下端，所述 三通電磁閥(13)的第二端分別連接所述第一分析裝置(200)和所述第二分析裝置(2001)， 所述三通電磁閥(13)的第三端連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液瓶(14)。6.如權(quán)利要求1-3之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋管(10)的出口端水平連接所 述氣液分離器(11)的中部，系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測過程中，設(shè)定所述氣液分離器(11)與所述螺旋管 (10)連接位置處的液面高度與所述螺旋管(10)的出口的最高點(diǎn)平齊。7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一樣品收集器(24)的上部設(shè)置有一個(gè) 第一排氣管(204)，所述第一樣品收集器(24)的中部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第一樣品檢 測管(205)，所述第一樣品檢測管(205)的底部位于所述第一樣品收集器(24)的液面下方， 所述第一樣品檢測管(205)的上端連接所述第二連接管路(400)。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一樣品檢測管(205)的底部位于所述 第一樣品收集器(24)的液面下方3-4毫米處。9.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二樣品收集器(241)的上部設(shè)置有一個(gè)第二排氣管(2041)，所述第二樣品收集器(241)的中部設(shè)置有一個(gè)斜向上伸出的第二樣 品檢測管(2051)，所述第二樣品檢測管(2051)的底部位于所述第二樣品收集器(241)的液 面下方，所述第二樣品檢測管(2051)的上端連接所述第三連接管路(4001)。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二樣品檢測管(2051)的底部位于所 述第二樣品收集器(241)的液面下方3-4毫米處。
【文檔編號】G01N21/64GK106018361SQ201610320457
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】陳炫, 何友江, 柴發(fā)合, 任巖軍, 張玉潔, 陳義珍, 陳晨, 劉炳森, 劉姣玉, 胡君, 劉巖
【申請人】中國環(huán)境科學(xué)研究院