基于纳米纤维的气体采样富集装置及其富集方法.pdf

本发明公开了一种基于纳米纤维的气体采样富集装置，包括气体采样装置(1)和气体富集装置(2)，其特征在于所述气体富集装置(2)与气体采样装置(1)控制连通，所述气体富集装置(2)内设置富集气体成分的纳米纤维(21)。该装置可以对气体的采集量进行准确定量，使得检测结果更加可信，可以减少气体的采集量，尤其是针对含量稀少的气体，可做到省时省力，不需要任何的动力系统，节省成本。

1.  一种基于纳米纤维的气体采样富集装置，包括气体采样装置(1)和气体富集装置(2)，其特征在于所述气体富集装置(2)与气体采样装置(1)控制连通，所述气体富集装置(2)内设置富集气体成分的纳米纤维(21)。

2.  根据权利要求1所述的基于纳米纤维的气体采样富集装置，其特征在于所述富集采样器包括两个气体采集装置(1)，所述气体采集装置间设置与气体采集装置控制连通的气体富集装置(2)。

3.  根据权利要求2所述的基于纳米纤维的气体采样富集装置，其特征在于所述气体采样装置(1)包括储存气体的储气瓶(11)，所述储气瓶底端开口与气体富集装置控制连通，所述储气瓶内设置驱动气体从储气瓶底端开口流动的活塞(12)。

4.  根据权利要求2所述的基于纳米纤维的气体采样富集装置，其特征在于所述气体富集装置包括富集管(22)，所述富集管内设置纳米纤维(21)，所述富集管通过连接管(23)与气体采集装置连接。

5.  根据权利要求4所述的基于纳米纤维的气体采样富集装置，其特征在于所述富集管通过连接管与气体采集装置的储气瓶管路连接，且管路上设置控制连通的阀门(3)。

6.  根据权利要求4所述的基于纳米纤维的气体采样富集装置，其特征在于所述连接管为橡胶软管，所述富集管两端设置固定橡胶软管的瓶帽(24)，所述瓶帽内设置供气体通过的网状密封胶圈(25)，所述网状密封胶圈间富集管内设置纳米纤维。

7.  根据权利要求6所述的基于纳米纤维的气体采样富集装置，其特征在于所述瓶帽固定在富集管两端，所述瓶帽周向突出形成凸缘(26)，所述凸缘与连接管配合连接密封。

8.  根据权利要求4所述的基于纳米纤维的气体采样富集装置，其特征在于所述富集管为玻璃管。

9.  一种基于纳米纤维的采样富集方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)利用气体采样装置进行气体的收集；
(2)对收集在气体采样装置内的气体成分在具有纳米纤维的气体富集装置中富集。

10.  根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述方法步骤(2)中气体富集装置两端分别连接气体采样装置，通过气体采样装置的活塞运动驱动气体循环经过气体富集装置进行富集处理。

基于纳米纤维的气体采样富集装置及其富集方法
技术领域
本发明属于气体分析技术领域，具体涉及一种基于功能纳米纤维的采样富集方法，特别是涉及一种基于功能纳米纤维的气体样品中痕量物质富集前处理方法和装置。
背景技术
环境中痕量气体物质收集与检测与人类的生活息息相关。一方面，空气中特别是特殊职业环境中可能存在着浓度低但危害巨大的有毒有害气体，需要检测含量以达到环境安全国家标准；另一方面，低浓度气体分析在人类生产、生活中也有需求，如人体口中呼出的气体中，存在着一些与人类疾病相关的特定气体，定量分析检测可作为疾病诊断、治疗的量化指标。这些痕量物质一般在试样中含量少于0.01％，如果它的含量低于分析方法的测定下限，就必须采用预富集的办法，从大量母体物质中搜集欲测定的痕量元素至一较小的体积，从而提高其含量至测定下限以上，这种分析方法称为痕量富集。
但是，现有的对于这些气体的收集与富集方法，操作繁琐，所需时间长，检测花费高。同时，由于其含量低，干扰大，检测困难。例如，对于室内空气中苯含量的检测，现在普遍使用的方法为活性吸附法，但操作过程中使用的试剂不利于检验人员身体健康、且实验环节多，影响最终检测结果。又如对于精神疾病相关的人体呼出气体中异戊二烯的检测，现在只能靠昂贵的气相色谱-质谱联用仪来检测，分析成本高，不宜实际运用。
环境中各种微量痕量气体的浓度检测，首先就要进行采样，采样的体积的准确与否就直接关系到检测结果的可信程度，其次，由于气体含量稀少，想要采集足够样本，就必须要延长采样时间。时间越长，采样体积的误差越大。本发明由此而来。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于纳米纤维吸附的气体采样富集装置，解决了现有技术中富集方法所存在的采样体积不准，采样时间过长、富集效率低等问题。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种基于纳米纤维的气体采样富集装置，包括气体采样装置和气体富集装置，其特征在于所述气体富集装置与气体采样装置控制连通，所述气体富集装置内设置富集气体成分的纳米纤维。
优选的，所述富集采样器包括两个气体采集装置，所述气体采集装置间设置与气体采集装置控制连通的气体富集装置。
优选的，所述气体采样装置包括储存气体的储气瓶，所述储气瓶底端开口与气体富集装置控制连通，所述储气瓶内设置驱动气体从储气瓶底端开口流动的活塞。
优选的，所述气体富集装置包括富集管，所述富集管内设置纳米纤维，所述富集管通过连接管与气体采集装置连接。
优选的，所述富集管通过连接管与气体采集装置的储气瓶管路连接，且管路上设置控制连通的阀门。
优选的，所述连接管为橡胶软管，所述富集管两端设置固定橡胶软管的瓶帽，所述瓶帽内设置供气体通过的网状密封胶圈，所述网状密封胶圈间富集管内设置纳米纤维。
优选的，所述瓶帽固定在富集管两端，所述瓶帽周向突出形成凸缘，所述凸缘与连接管配合连接密封。
优选的，所述富集管为玻璃管。
本发明的另一目的在于提供一种基于纳米纤维的采样富集方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)利用气体采样装置进行气体的收集；
(2)对收集在气体采样装置内的气体成分在具有纳米纤维的气体富集装置中富集。
优选的，所述方法步骤(2)中采用气体富集装置两端分别连接气体采样装置，通过气体采样装置的活塞运动驱动气体循环经过气体富集装置进行富集处理。
本发明基于纳米纤维吸附的气体采样富集装置包括活塞式气体采样装置及气体富集装置两部分，气体采样装置主体由玻璃等惰性材料制成并连接活塞装置，底部一侧设置气体进出口，进出口由气阀控制。气体吸附装置为玻璃等惰性材料的管状结构，内里中空，可放入纳米纤维，两端分别用惰性高分子材料做成的堵头，内衬密封气垫作为支撑物，螺帽底部为网状结构。
本发明的工作原理在于用气体采样装置在采样现场对气体进行主动或被动收集，收集后旋紧密闭夹，作为存储装置使用。待需要检测时，连接吸附装置与采样器进样口，使收集的气体全部通过吸附装置，另一边设有同样的空的气体采样装置，通过人工外力压一边收集装置的活塞可以使采集的气体反复通过富集装置，提高吸附效率。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
1.本发明技术方案中设置纳米纤维进行富集气体中痕量物质，纳米纤维的高多孔性、相互连接性、孔隙小、高比表面积等特点有利于生物分子、微量元素、以及一些其他物质的富集，从而提高检测灵敏度。
2、本发明优选技术方案中通过设置气体采集装置和气体富集装置，通过气体采集装置来回运转使收集的气体在气体富集装置来回往复流动，可以对气体的采集量进行准确定量，使得检测结果更加可信，由于此套装置中含有富集装置，这样可以减少气体的采集量，尤其是针对含量稀少的气体，可做到省时省力，同时，本套装置不需要任何的动力系统，节省成本。
综上所述，本发明基于纳米纤维吸附的气体采样富集装置可以形成阵列固相萃取器，克服了现有技术中所存在的采样体积不准，采样时间过长、富集效率低等缺点，而且结构简单、安装使用方便、节省人力。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例基于纳米纤维吸附的气体采样富集装置的结构示意图；
图2为图1的A处放大图；
图3为本发明实施例气体富集装置的爆炸结构示意图；
图4为本发明实施例气体富集装置的瓶帽结构示意图。
其中：1为气体采样装置，2为气体富集装置，3为阀门；11为储气瓶，12为活塞，21为纳米纤维，22为富集管；23为连接管，24为瓶帽；25为网状密封胶圈，26为凸缘。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例如图1～4所示，该基于纳米纤维的气体采样富集装置，包括两个气体采样装置1和气体富集装置2，所述气体采集装置间设置与气体采集装置控制连通的气体富集装置2，所述气体富集装置2内设置富集气体成分的纳米纤维21。
气体采样装置1包括储存气体的储气瓶11，所述储气瓶底端开口与气体富集装置控制连通，所述储气瓶内设置驱动气体从储气瓶底端开口流动的活塞12。
气体富集装置包括富集管22，所述富集管内设置纳米纤维21，所述富集管通过连接管23与气体采集装置连接。所述富集管通过连接管与气体采集装置的储气瓶管路连接，且管路上设置控制连通的阀门3。所述连接管为橡胶软管，所述富集管两端设置固定橡胶软管的瓶帽24，所述瓶帽内设置供气体通过的网状密封胶圈25，所述网状密封胶圈间富集管内设置纳米纤维。所述瓶帽固定在富集管两端，所述瓶帽周向突出形成凸缘26，所述凸缘与连接管配合连接密封。所述富集管为玻璃管。
气体采样装置下部有一供气体进出的出口，出口处用阀门作为控制开关。开口处可与富集装置连接。气体富集装置为一中间填入纳米纤维的管状物，两端分别用可通气的堵头以卡口方式连接。装置的气体采集部分与富集部分皆可单独使用，用导管连接后既可组成富集装置。在富集装置两侧都连接收集装置，其中一侧已采集到气体，另一侧无气体，目的是使已采集到的气体可以反复通过富集装置，提高富集效率。
使用时，先用气体采样装置进行气体的收集；对收集在气体采样装置内的气体成分在具有纳米纤维的气体富集装置中富集。气体富集装置两端分别连接气体采样装置，通过气体采样装置的活塞运动驱动气体循环经过气体富集装置进行富集处理。
下面以空气中苯含量测定为例，说明此套采样富集装置的性能：
在待测气体环境中，用收集装置抽取一定量气体1L，连接富集装置。使气体反复通过富集装置5次。用适量甲醇(如100μL)注入富集管洗脱吸附在纤维上的目标物，洗脱液收集在小试管中，直接取适量洗脱液注入气相色谱仪分析。目标物在通过柱子5次时，其富效率可达90％以上。整个过程操作简单、定量准确、快速、省力。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。