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1、(10)申请公布号 CN 103323319 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103323319 A *CN103323319A* (21)申请号 201210483397.5 (22)申请日 2012.11.23 G01N 1/40(2006.01) G01N 15/00(2006.01) G01N 15/06(2006.01) (71)申请人 江苏天瑞仪器股份有限公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山市中华园西 路 1888 号天瑞产业园 (72)发明人 栾旭东 张苏伟 方军 吴升海 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11201。
2、 代理人 宋合成 黄德海 (54) 发明名称 颗粒物的富集和检测设备 (57) 摘要 本发明公开了一种颗粒物的富集和检测设 备， 包括 ： 采样腔体， 所述采样腔体内具有采样 腔， 所述采样腔内设有将所述采样腔分成进气腔 和出气腔的采样滤膜， 所述进气腔具有进气口且 所述出气腔具有出气口 ； 和检测装置， 所述检测 装置的检测窗口与所述进气腔和 / 或所述出气腔 连通以对富集在所述采样滤膜上的颗粒物进行检 测和分析。根据本发明实施例的颗粒物的富集和 检测设备， 通过在采样腔内设置采样滤膜和检测 装置， 可以同时实现颗粒物在采样滤膜上的富集 和检测， 克服了颗粒物采样与富集分开进行， 无法 实时。
3、测量的缺点， 并且可以克服采样滤膜运动造 成的误差， 适用于气体颗粒物在线监测。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103323319 A CN 103323319 A *CN103323319A* 1/1 页 2 1. 一种颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 包括 ： 采样腔体， 所述采样腔体内具有采样腔， 所述采样腔内设有将所述采样腔分成进气腔 和出气腔的采样滤膜， 所述进气腔具有进气口且所述出气腔具有出气口 ； 和 检测装。
4、置， 所述检测装置的检测窗口与所述进气腔和 / 或所述出气腔连通以对富集在 所述采样滤膜上的颗粒物进行检测和分析。 2. 根据权利要求 1 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 所述检测装置为选 射线测厚装置、 X 射线荧光装置、 中子活化装置中的一种。 3. 根据权利要求 1 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 所述进气口前方设 有大气切割器。 4. 根据权利要求 3 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 所述大气切割器为 选自 TSP 切割器、 PM10 切割器及 PM2.5 切割器中的一种。 5. 根据权利要求 1 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 。
5、所述颗粒物的富集 和检测设备还包括流量检测控制装置， 所述流量检测控制装置设在所述采样气路内以控制 所述采样腔体的进气量和出气量。 6. 根据权利要求 1 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 所述出气口处设有 抽气泵。 7. 根据权利要求 1 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 所述采样滤膜的滤 膜孔径为 0.1 2 微米。 8. 根据权利要求 1 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 所述分析包括对颗 粒物质量浓度的分析和对颗粒物成分的分析。 9. 根据权利要求 8 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 对所述颗粒物成分 的分析包括无机成分分析和有机成分分。
6、析。 10. 根据权利要求 1-9 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 所述检测窗口处 设有用于将所述检测窗口与所述进气口隔离开的隔离薄膜。 11. 根据权利要求 1 所述的颗粒物的富集和检测设备， 其特征在于， 还包括卷绕有采样 滤膜放卷轴和用于卷取从所述采样滤膜放卷轴放出采样滤膜的采样滤膜收卷轴。 权 利 要 求 书 CN 103323319 A 2 1/5 页 3 颗粒物的富集和检测设备 技术领域 0001 本发明涉及颗粒物检测监测领域， 更具体地， 涉及一种颗粒物的富集和检测设备。 背景技术 0002 目前环境监测空气领域， 尤其是颗粒物监测领域， 主要监测项目为颗粒物质量浓。
7、 度， 包括 TSP、 PM10、 PM2.5 的在线监测， 少数地区还对颗粒物中的重金属进行了监测。颗粒 物质量浓度在线监测的方法， 包括 射线法、 震荡天平法、 光散射法等 ； 而对于颗粒物中重 金属的在线监测， 主要采用 X 射线荧光法， 电化学方法。 0003 震荡天平法可以实现颗粒物浓度的实时监测， 但是其维护成本较高， 受湿度影响 较大， 并且必须加装膜动态测量系统才可以用来监测 PM2.5， 因此其推广收到一定限制。目 前采用射线法的颗粒物质量浓度在线分析仪器， 以及X射线荧光法的重金属在线分析仪 器， 均采用滤膜富集后， 再移动到检测区域进行测试的方式进行工作。这种方式在测量中。
8、， 由于测量空白的需要， 需要滤膜进行往复运动， 即在测量区域测空白样运动到富集区 域返回测量区域测富集样。在这一过程中， 需要使滤膜精确定位， 因此结构复杂， 容易 造成走纸误差， 造成测量的不准确。 此外， 这种检测方式， 需要富集结束后运动到检测区域， 无法实现富集的同时进行检测， 时效性较差。 发明内容 0004 本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商 业选择。 0005 为此， 本发明的一个目的在于提出一种能够同时进行颗粒物富集和检测的颗粒物 的富集和检测设备。 0006 根据本发明实施例的颗粒物的富集和检测设备， 包括 ： 采样腔体， 所述采样腔体内 。
9、具有采样腔， 所述采样腔内设有将所述采样腔分成进气腔和出气腔的采样滤膜， 所述进气 腔具有进气口且所述出气腔具有出气口 ； 和检测装置， 所述检测装置的检测窗口与所述进 气腔和 / 或所述出气腔连通以对富集在所述采样滤膜上的颗粒物进行检测和分析。 0007 根据本发明实施例的颗粒物的富集和检测设备， 通过在采样腔内设置采样滤膜和 检测装置， 可以同时实现颗粒物在采样滤膜上的富集和检测， 克服了颗粒物采样与富集分 开进行， 无法实时测量的缺点， 并且可以克服采样滤膜运动造成的误差， 适用于气体颗粒物 在线监测。 0008 另外， 根据本发明上述实施例的颗粒物的富集和检测设备， 还可以具有如下附加。
10、 的技术特征 ： 0009 根据本发明的一个实施例， 所述检测装置为选自 射线测厚装置、 X 射线荧光装 置、 中子活化装置中的一种。 0010 根据本发明的一个实施例， 所述进气口前方设有大气切割器。 0011 根据本发明的一个实施例， 所述大气切割器为选自 TSP 切割器、 PM10 切割器及 说 明 书 CN 103323319 A 3 2/5 页 4 PM2.5 切割器中的一种。 0012 根据本发明的一个实施例， 所述颗粒物的富集和检测设备还包括流量检测控制装 置， 所述流量检测控制装置设在所述采样气路内以控制所述采样腔体的进气量和出气量。 0013 根据本发明的一个实施例， 所述出。
11、气口处设有抽气泵。 0014 根据本发明的一个实施例， 所述采样滤膜的滤膜孔径为 0.1 2 微米。 0015 根据本发明的一个实施例， 所述分析包括对颗粒物质量浓度的分析和对颗粒物成 分的分析。 0016 根据本发明的一个实施例， 对所述颗粒物成分的分析包括无机成分分析和有机成 分分析。 0017 根据本发明的一个实施例， 所述检测窗口处设有用于将所述检测窗口与所述进气 口隔离开的隔离薄膜。 0018 根据本发明的一个实施例， 还包括卷绕有采样滤膜放卷轴和用于卷取从所述采样 滤膜放卷轴放出采样滤膜的采样滤膜收卷轴。 0019 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描。
12、述中变 得明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明 0020 本发明的上述和 / 或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解， 其中 ： 0021 图 1 是根据本发明的一个实施例的颗粒物的富集和检测设备的结构示意图 ； 0022 图 2 是根据本发明的另一个实施例的颗粒物的富集和检测设备的结构示意图 ； 0023 图 3 是根据本发明的又一个实施例的颗粒物的富集和检测设备的结构示意图。 具体实施方式 0024 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参。
13、考附 图描述的实施例是示例性的， 旨在用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。 0025 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “上” 、“下” 、“前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖 直” 、“水平” 、“顶” 、“底” “内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置 关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具 有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。 0026 此外， 术语 “第一” 、“第二” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
14、。由此， 限定有 “第一” 、“第二” 的特征可以明示或 者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个” 的含义是两个或两个以 上， 除非另有明确具体的限定。 0027 在本发明中， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相连” 、“连接” 、“固定” 等 术语应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接 ； 可以是直 接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技 术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 说 明 书 CN 103323319 A 4 3/5 页 5 002。
15、8 在本发明中， 除非另有明确的规定和限定， 第一特征在第二特征之 “上” 或之 “下” 可以包括第一和第二特征直接接触， 也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。而且， 第一特征在第二特征 “之上” 、“上方” 和 “上面” 包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方， 或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征 “之下” 、“下方” 和 “下面” 包括第一特征在第二特征正上方和斜上方， 或仅仅表 示第一特征水平高度小于第二特征。 0029 下面结合附图具体描述根据本发明实施例的颗粒物的富集和检测设备。 0030 如图1至图3所示， 根据本发明实。
16、施例的颗粒物的富集和检测设备包括 ： 采样腔体 10 和检测装置 20。 0031 具体而言， 如图1所示， 采样腔体10内具有采样腔， 所述采样腔内设有将所述采样 腔分成进气腔 11 和出气腔 12 的采样滤膜 30， 进气腔 11 具有进气口 111 且出气腔 12 具有 出气口 121。检测装置 20 的检测窗口与进气腔 11 和 / 或出气腔 12 连通以对富集在采样滤 膜 30 上的颗粒物进行检测和分析。 0032 由此， 根据本发明实施例的颗粒物的富集和检测设备， 通过在采样腔内设置采样 滤膜30和检测装置20， 可以同时实现颗粒物在采样滤膜30上的富集和检测， 克服了颗粒物 采样。
17、与富集分开进行， 无法实时测量的缺点， 并且可以克服采样滤膜 30 运动造成的误差， 适用于气体颗粒物在线监测。 0033 需要理解的是， 进气腔11和出气腔12在所述采样腔内的位置关系没有特殊限制， 进气腔 11 可以位于采样滤膜 30 的上方， 也可以位于采样滤膜 30 的下方。当进气腔 11 位 于采样滤膜 30 上方时， 进气口 111 设在采样腔体 10 上部， 出气腔 12 位于采样滤膜下方， 出 气口 121 设在采样腔体 10 下部 （如图 1 所示） 。相应地， 当进气腔 11 位于采样滤膜 30 下方 时， 进气口 111 设在采样腔体 10 下部， 出气腔 12 位于采样。
18、滤膜上方， 出气口 121 设在采样 腔体 10 上部。下面主要以进气腔 11 位于采样滤膜 30 上方的实施例描述根据本发明的颗 粒物的富集和检测设备。 0034 关于检测装置20， 需要理解是， 检测装置20与采样滤膜30的位置分布也没有特殊 限制， 且检测装置20的数量也没有特殊限制， 只要满足能够对采样滤膜30上的颗粒物进行 检测的效果即可。换句话说， 检测装置 20 可以设在采样滤膜 30 的上方， 也可以设在采样滤 膜 30 的下方， 检测装置 20 还可以为两个并分别设在采样滤膜 20 的上方和下方。 0035 具体地， 根据本发明的一个实施例， 检测装置20可以为选自射线测厚装。
19、置、 X射 线荧光装置、 中子活化装置中的一种。 0036 如图 2 所示， 根据本发明的一个实施例， 检测装置 20 的所述检测窗口处设有用于 将所述检测窗口与进气口 111 隔离开的隔离薄膜 21。由此， 可以使气路密封。 0037 如图 3 所示， 根据本发明的一个实施例， 进气口 111 前方设有大气切割器。具体 地， 根据本发明的一个实施例， 大气切割器包括 TSP 切割器、 PM10 切割器 41 及 PM2.5 切割 器 42。由此， 通过将气体中的颗粒物进行切割后可以得到所需要粒径的颗粒物。 0038 有利地， 根据本发明的一个实施例， 所述颗粒物的富集和检测设备还包括流量检 。
20、测控制装置 60， 流量检测控制装置 60 设在采样气路内以控制采样腔体 10 的进气量和出气 量。进一步地， 出气口 121 处设有抽气泵 50。由此， 在抽气泵 50 的作用下可以实现气体在 采样腔体 10 内的流通， 流量控制器 60 可以控制气体的流量， 便于对气体进行富集和检测。 说 明 书 CN 103323319 A 5 4/5 页 6 0039 进一步地， 根据本发明的一个实施例， 所述颗粒物的富集和检测设备还包括卷绕 有采样滤膜放卷轴 70 和用于卷取从采样滤膜放卷轴 70 放出采样滤膜 30 的采样滤膜收卷 轴 80（如图 3 所示） 。具体地， 采样滤膜放卷轴 70 和采。
21、样滤膜收卷轴 80 由电机驱动， 采样 滤膜放卷轴 70 放出采样滤膜 30 并将采样滤膜 30 运动到采样腔体 10 内， 在经过颗粒物富 集和检测之后， 采样滤膜收卷轴 80 卷取采样滤膜 30 并可以将颗粒物富集区运动到后续检 测区域， 例如 X 射线荧光检测区域 90 进行重金属测试。由此， 通过采样滤膜放卷轴 70 和采 样滤膜收卷轴80可以实现采样滤膜30的连续富集和检测， 并且便于进行后续监测， 可以应 用于环境空气、 工业过程气体以及废气中颗粒物的质量浓度及重金属浓度的在线监测。 0040 关于采样滤膜 30， 需要理解的是， 采样滤膜的选择没有特殊限制， 可以采用本领域 普通。
22、技术人员常用的滤膜。优选地， 根据本发明的一个实施例， 采样滤膜 30 为选自有机高 分子膜、 玻璃纤维膜、 石英膜中的一种。进一步地， 根据本发明的一个实施例， 采样滤膜 30 的滤膜孔径为 0.1 2 微米。由此， 该孔径的采样滤膜 30 对 0.3 微米的颗粒物截留率在 99.97% 以上， 可以有效富集颗粒物。 0041 具体地， 根据本发明实施例的颗粒物的富集和检测设备， 对颗粒物的分析包括对 颗粒物质量浓度的分析和对颗粒物成分的分析。 进一步地， 根据本发明的一个实施例， 对所 述颗粒物成分的分析包括无机成分分析和有机成分分析。 0042 下面结合实施例具体描述根据本发明实施例的颗。
23、粒物的富集和检测设备及操作 过程。 0043 首先， 如图 3 所示， 根据本发明实施例的颗粒物的富集和检测设备包括 ： 采样腔体 10 和检测装置 20。 0044 采样腔体 10 内具有采样腔， 所述采样腔内设有将所述采样腔分成进气腔 11 和出 气腔 12 的采样滤膜 30， 进气腔 11 具有进气口 111 且出气腔 12 具有出气口 121。检测装置 20 分别设在采样滤膜 30 的正上方和正下方。其中， 位于采样滤膜 30 的正上方的检测装置 20 为 射线测厚装置， 位于采样滤膜 30 的正下方的检测装置 20 为 C14 放射源。 0045 进气口 111 处设有 PM10 切。
24、割器 41 及 PM2.5 切割器 42， 流量检测控制装置 60 设在 采样气路内， 出气口 121 处设有抽气泵 50。 0046 所述颗粒物的富集和检测设备还包括卷绕有采样滤膜放卷轴 70 和用于卷取从采 样滤膜放卷轴 60 放出采样滤膜 30 的采样滤膜收卷轴 80。 0047 所述颗粒物的富集和检测设备在使用时 ： 0048 首先运动一段空白的采样滤膜30到进气口111下方形成的颗粒物富集区域， 射 线测厚装置开始计数， 测试空白的采样滤膜 30 的质量。 0049 然后在抽气泵 50 的抽气作用和流量控制器 60 的控制下， 气体依次经过 PM10 切割 器 41 及 PM2.5 。
25、切割器 42， 将所需要粒径的颗粒物富集到滤膜上。 0050 富集一段预设时间后， 射线测厚装置计数， 测量颗粒物富集后采样滤膜 30 的质 量。 0051 根据式 1 计算颗粒物的浓度。 0052 - 式 1 说 明 书 CN 103323319 A 6 5/5 页 7 0053 其中， C 为颗粒物的浓度 （g/m3） ； 0054 S 为颗粒物富集区域面积 （cm2） ； 0055 V 为换算为标准状态下气体体积 （m3） ； 0056 m为质量吸收系数， 单位为 cm2/mg ； 0057 I0为富集前 射线计数率平均值 ； 0058 I 为富集后 射线计数率平均值。 0059 经过颗。
26、粒物富集和检测之后， 采样滤膜收卷轴 80 卷取采样滤膜 30 并将颗粒物富 集区运动到 X 射线荧光检测区域 90 进行重金属测试。 0060 由此， 可以实现气体中颗粒物的质量浓度及重金属浓度的同时监测， 可以应用于 环境空气、 工业过程气体以及废气中颗粒物的质量浓度及重金属浓度的在线监测。 0061 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示例” 、“具体示 例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中， 对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 0062 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例， 可以理解的是， 上述实施例是示例 性的， 不能理解为对本发明的限制， 本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、 修改、 替换和变型。 说 明 书 CN 103323319 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103323319 A 8 2/2 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103323319 A 9 。