一种用于富集VOCs的吸附管的填充方法及填充装置与流程

一种用于富集vocs的吸附管的填充方法及填充装置
技术领域
1.本技术涉及吸附剂填充技术领域，具体而言，涉及一种用于富集vocs的吸附管的填充方法及填充装置。


背景技术：

2.挥发性有机物(vocs)对大气臭氧污染、pm2.5污染具有重要影响，近年来我国大气环境中的挥发性有机物处于一个逐渐降低的趋势。因此，在对挥发性有机物进行检测时，对低浓度气体进行富集浓缩，提高检测设备的检出下限十分重要。
3.传统的富集装置是通过加热丝加热和半导体制冷的方式对通过吸附管的气体进行富集脱附痕量物质，以达到预浓缩和提高仪器检出限的目的。但是，吸附管在填充吸附剂时，难以对吸附剂的填充抽力进行控制，无法保证吸附剂填充的均一性和紧密性；同时对都每一种吸附剂的填充重量无法进行精准控制，不能确保批量生产时，多个吸附管的同一种吸附剂的重量和均一性均保持一致，进而影响富集平行性。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种用于富集vocs的吸附管的填充方法及填充装置，以便于在吸附管内均匀地填充吸附剂，有效解决吸附管填充标准化和规模化的问题，用于指导吸附管的生产作业指导。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种用于富集vocs的吸附管的填充方法，在吸附管的第一端装入一层玻璃棉；在所述吸附管的第一端装入第一封堵模块，所述第一封堵模块与所述玻璃棉相抵持；循环执行以下步骤，直至确定所述吸附管内的吸附剂种类达到预设吸附剂种类数量阈值：获取所述吸附管的第一重量；在所述吸附管的第二端套装导料管，所述导料管伸入吸附剂容器中；在所述吸附管的第一端以设定压力值吸气；将所述导料管从所述吸附管移除，获取所述吸附管的第二重量；当所述第二重量与第一重量的差值等于需填充的吸附剂的重量时，在所述吸附管中的设定位置，安装另一层玻璃棉，所述玻璃棉与所述吸附剂相抵持：在所述吸附管的第二端安装第二封堵模块，并与最后装入的玻璃棉相抵持。
6.在上述实现方式中，通过以设定压力值进行抽气的方式填充吸附剂，使吸附剂的填充更加均匀。并且上述填充方法有效的解决吸附管填充标准化和规模化的问题，用于指导吸附管的生产作业指导，不同吸附管的同种吸附剂重量可以通过称量精准计算保持一致，同时也可保证吸附剂填充的均一性和紧密性。
7.在一些实施例中，所述吸附管的第一端连接有抽气泵，所述抽气泵与所述吸附管的第一端之间的连接管线上设置有压力表，且所述压力表与所述抽气泵之间的连接管线上连接有旁路管线，所述旁路管线上设置有调节阀；在所述吸附管的第一端以设定压力值吸气，进一步包括：利用所述调节阀调节所述抽气泵的抽取压力，并通过观察所述压力表确定是否已调节至设定压力值；所述抽气泵以设定压力值在所述吸附管的第一端吸气。
8.在上述实现方式中，通过调整抽取压力，能够对抽取吸附剂的速率进行调整，进而较为便捷地控制填料速度的一致性，使吸附剂的填充更加均匀。
9.在一些实施例中，所述抽气泵连接有质量流量计；在所述吸附管的第一端以设定压力值吸气，还包括：观察所述质量流量计的示数，确定所述抽气泵是否以设定压力值吸气。
10.在上述实现方式中，通过观察质量流量计的示数，可以确定抽气泵是否以恒定压力值进行抽气。通过质量流量计配合压力表对抽气压力进行双重监测，能够确保抽气压力的恒定，保证填充的均匀性。
11.在一些实施例中，将所述导料管从所述吸附管移除，获取所述吸附管的第二重量之后，若所述第二重量与所述第一重量的差值大于需填充的吸附剂的重量，倒出部分所述吸附剂；若所述第二重量与所述第一重量的差值小于需填充的吸附剂的重量，在所述吸附管的第二端套装导料管，在所述吸附管的第一端以设定压力值吸气继续填充。
12.在上述实现方式中，在称量得到第二重量后，若第二重量与第一重量的差值不等于需填充的吸附剂的重量，经过上述操作对填充的吸附剂的数量进行调整，多至倒出，少则继续填充，循环数次后，使得第二重量达到目标第二重量，确保填充数量的精确性。
13.在一些实施例中，在所述吸附管的第二端套装导料管之前，还包括：用氮气吹扫吸附管30
‑
60s，氮气吹扫方向与吸气方向一致。
14.在上述实现方式中，通过氮气吹扫充分排出吸附管中的气体，保证吸附管内为氮气环境。
15.在一些实施例中，在所述吸附管的第二端安装第二封堵模块之后，还包括：获取吸附管的最佳流量范围；调整所述第一封堵模块和所述第二封堵模块的压紧力度，以使气体在所述吸附管内的流量在最佳流量范围内。
16.在上述实现方式中，通过调整第一封堵模块和第二封堵模块的压紧力度，可以对吸附管内的流量进行控制，进而达到更佳的富集效果。
17.在一些实施例中，在所述吸附管的第二端安装第二封堵模块之后，还包括：对所述吸附管进行老化；在所述吸附管的两端安装密封帽；将所述吸附管置于保护容器中。
18.在上述实现方式中，对吸附管进行老化保护，延长保存时间，方便携带及运输。
19.在一些实施例中，所述玻璃棉的数量为n个，n个所述玻璃棉分隔出n
‑
1个用于容纳吸附剂的空间；所述n
‑
1个用于容纳吸附剂的空间中填充的吸附剂的吸附强度依次增大。
20.在上述实现方式中，能够在富集时依次经不同强度的吸附作用，提高富集效果。
21.在一些实施例中，所述吸附剂的粒径为60
‑
80目；以及，相邻两个所述玻璃棉之间的吸附剂填充量为150
‑
250mg。
22.在上述实现方式中，通过对吸附剂的粒径以及填充数量进行控制，使得吸附效果较好。
23.在一些实施例中，在所述吸附管中的设定位置，安装一个玻璃棉之前，还包括：在所述玻璃棉的侧壁上设置v型凹槽，所述v型凹槽的底部直径小于所述吸附管的内径且所述v型凹槽的开口直径大于所述吸附管的内径，以使所述玻璃棉能装入设定位置并与所述吸附管的内壁紧密接触。
24.在上述实现方式中，通过设置v型凹槽，便于将玻璃棉推入吸附管中，且通过v型凹
槽受压缩后在自身弹力作用下与吸附管之间膨胀贴合，确保固定效果。
25.第二方面，本技术实施例提供了一种用于富集vocs的吸附管的填充装置，采用上述任一项所述的方法进行填充。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本技术一实施例提供的一种用于富集vocs的吸附管的填充方法的流程图；
28.图2为本技术一实施例提供的填充过程中各部件的结构示意图；
29.图3为本技术一实施例提供的吸附管的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.第一方面，本技术实施例提供了一种用于富集vocs的吸附管的填充方法，如附图1所示，包括：
33.s101，在吸附管210的第一端装入一层玻璃棉213。
34.s102，在吸附管210的第一端装入第一封堵模块211，第一封堵模块211与玻璃棉213相抵持。
35.循环执行以下步骤，直至确定吸附管210内的吸附剂种类达到预设吸附剂种类数量阈值：
36.s103，获取吸附管210的第一重量。
37.该重量为填充吸附剂之前的吸附管的重量，便于后续计算吸附管210中填充的吸附剂的重量。
38.s104，在吸附管210的第二端套装导料管220，导料管220伸入吸附剂容器230中。
39.上述吸附管210的第二端为与第一端相对的端部，以附图2和3所示的方向为基准，第一端为右端、第二端为左端。
40.导料管220伸入吸附剂容器230中，作为吸附剂流动通道，以便于吸附剂通过导料管220流动至吸附管210中。导料管220的伸入吸附剂容器230中的端部可以插入吸附剂中一定深度，以使吸附剂可以在抽取负压下进入吸附管210中，且便于计量。
41.导料管220可以为硅胶管、橡胶管等柔性材质，以便于撑开套在吸附管210的第二端并在自身弹力作用下保持紧密贴合，提高气密性，且便于拆卸后安装下一玻璃棉213。
42.s105，在吸附管210的第一端以设定压力值吸气。
43.该步骤中，在吸附管210的第一端吸气，产生抽取负压，吸附剂在压强作用下通过导料管220进入吸附管210中，且能在吸力作用下移动至靠近玻璃棉213的位置。
44.该步骤中，通过将抽气压力保持在设定压力值，能够使吸附剂的填充较均匀。
45.s106，将导料管220从吸附管210移除，获取吸附管210的第二重量。
46.该步骤中，目测吸附剂的重量大致达到所需重量时，将导料管220从吸附管210的第二端移除，获取到的第二重量为填充吸附剂后的吸附管的重量。通过第二重量和第一重量的差值，可以获悉填充的吸附剂的重量。
47.若第二重量与第一重量的差值等于需填充的吸附剂的重量，进入下一步骤。若不相等，对填充的吸附剂的量进行调整，直至第二重量与第一重量的差值等于需填充的吸附剂的重量。具体的调整操作后续详细说明。
48.s107，当所述第二重量与第一重量的差值等于需填充的吸附剂的重量时，在吸附管210中的设定位置，安装另一层玻璃棉213，玻璃棉213与吸附剂相抵持。
49.循环执行以上步骤，直至确定吸附管210内的玻璃棉213数量达到预设玻璃棉213数量阈值，也即，吸附剂种类达到预设吸附剂种类数量阈值。
50.s108，在吸附管210的第二端安装第二封堵模块212，并与最后装入的玻璃棉213相抵持。填充完成的吸附管210的结构示意图可以参见附图3。
51.本实施例提供的一种用于富集vocs的吸附管的填充方法，首先在吸附管210上安装第一封堵模块211和一个玻璃棉213后，称重记录第一重量，然后通过吸气方式以设定压力值抽取填充吸附剂，称重记录第二重量确定填充重量达到所需吸附剂的重量后，安装下一玻璃棉213，重复上述过程直至安装最后一个玻璃棉213，最后安装第二封堵模块212与最后一个玻璃棉213相抵。通过以设定压力值进行抽气的方式填充吸附剂，使吸附剂的填充更加均匀。并且上述填充方法有效的解决吸附管210填充标准化和规模化的问题，用于指导吸附管210的生产作业指导，不同吸附管210的同种吸附剂重量可以通过称量精准计算保持一致，同时也可保证吸附剂填充的均一性和紧密型。
52.在本实施例的一些可选的实现方式中，如附图2所示，吸附管210的第一端连接有抽气泵240，抽气泵240与吸附管210的第一端之间的连接管线上设置有压力表260，且压力表260与抽气泵240之间的连接管线上连接有旁路管线，旁路管线上设置有调节阀270。
53.上述在吸附管210的第一端以设定压力值吸气，进一步包括：
54.利用调节阀270调节抽气泵240的抽取压力至设定压力值，并通过观察压力表260确定是否已调节至设定压力值；
55.抽气泵240以设定压力值在吸附管210的第一端吸气。
56.如此设置，通过调整抽取压力，能够对抽取吸附剂的速率进行调整，进而较为便捷地控制填料速度的一致性，使吸附剂的填充更加均匀。
57.上述调节阀270可以为针形调节阀等，只要可调整抽取压力即可，本实施例中对此不作具体限定。
58.在本实施例的一些可选的实现方式中，如附图2所示，抽气泵240连接有质量流量计250。
59.上述在吸附管210的第一端以设定压力值吸气，还包括：
60.观察质量流量计250的示数，确定抽气泵240是否以设定压力值吸气。
61.通过观察质量流量计250的示数，可以确定抽气泵240是否以恒定压力值进行抽气。通过质量流量计250配合压力表260对抽气压力进行双重监测，能够确保抽气压力的恒
定，保证填充的均匀性。
62.上述抽气泵240可以为隔膜抽气泵，或者真空泵等各种能够产生抽气负压的泵体，本实施例中对此不作具体限定。
63.抽气泵240的入口端可以与吸附管210的第一端连接，抽气泵240的出口端可以与质量流量计250连接。
64.在本实施例的一些可选的实现方式中，将导料管220从吸附管210移除，获取吸附管210的第二重量之后，
65.若第二重量与第一重量的差值大于需填充的吸附剂的重量，倒出部分吸附剂；
66.若第二重量与第一重量的差值小于需填充的吸附剂的重量，在吸附管210的第二端套装导料管220，在吸附管210的第一端以设定压力值吸气继续填充。
67.也即，在称量得到第二重量后，若第二重量与第一重量的差值不等于需填充的吸附剂的重量，经过上述操作对填充的吸附剂的数量进行调整，多至倒出，少则继续填充，循环数次后，使得第二重量达到目标第二重量，确保填充数量的精确性。
68.在本实施例的一些可选的实现方式中，在吸附管210的第二端套装导料管220之前，还包括：
69.用氮气吹扫吸附管210 30
‑
60s，氮气吹扫方向与吸气方向一致。
70.通过氮气吹扫充分排出吸附管210中的气体，保证吸附管210内为氮气环境。
71.在本实施例的一些可选的实现方式中，在吸附管210的第二端安装第二封堵模块212之后，还包括：
72.获取吸附管210的最佳流量范围；
73.调整第一封堵模块211和第二封堵模块212的压紧力度，以使气体在吸附管210内的流量在最佳流量范围内。
74.通过调整第一封堵模块211和第二封堵模块212的压紧力度，可以对吸附管210内的流量进行控制，进而达到更佳的富集效果。
75.可选地，调整时，可以根据质量流量计250的示数确定吸附管210的流量是否在最佳流量范围内。质量流量计250的示数为q(单位：cm3/min)，吸附管210的流量为b(cm/min)，吸附管210的半径为r(单位：cm)，质量流量计250的示数和吸附管210的流量之间的关系遵循以下公式：
[0076][0077]
因此，通过质量流量计250的示数，可以确定出吸附管210的流量。
[0078]
在本实施例的一些可选的实现方式中，在吸附管210的第二端安装第二封堵模块212之后，还包括：
[0079]
对吸附管210进行老化；
[0080]
在吸附管210的两端安装密封帽；
[0081]
将吸附管210置于保护容器中。
[0082]
通过上述过程对吸附管210进行老化保护，延长保存时间，方便携带及运输。
[0083]
具体地，填充好的吸附管210放置在老化装置内进行老化时，可以根据填充的吸附剂类型，选择不同的老化参数。密封帽可以为聚四氟乙烯密封帽，密封后的吸附管210可以
放置在保护管中保存，保护管存放于装有活性炭的密封盒或者干燥器中，4℃保存。老化完的吸附剂应在两周内使用，使用前需再进行老化，方可使用。
[0084]
在本实施例的一些可选的实现方式中，玻璃棉213的数量为n个，n个玻璃棉213分隔出n
‑
1个用于容纳吸附剂的空间。例如，如附图3所示，玻璃棉213的数量为三个，三个玻璃棉213之间形成2个用于容纳吸附剂的空间。
[0085]
当填充不同类型的吸附剂时，n
‑
1个用于容纳吸附剂的空间中填充的吸附剂的吸附强度依次增大。如此设置，能够在富集时依次经不同强度的吸附作用，提高富集效果。举例来说，填充时可以按照顺序分别填充比表面积小于50m2/g的弱吸附剂，比表面积在100
‑
500m2/g的中等强度吸附剂，以及比表面积在1000m2/g以上的强吸附剂。
[0086]
可选地，吸附剂的粒径为60
‑
80目；以及，相邻两个玻璃棉213之间的吸附剂填充量为150
‑
250mg，使得吸附效果较好。
[0087]
在本实施例的一些可选的实现方式中，在吸附管210中的设定位置，安装一个玻璃棉213之前，还包括：
[0088]
在玻璃棉213的侧壁上设置v型凹槽，v型凹槽的底部直径小于吸附管210的内径且v型凹槽的开口直径大于吸附管210的内径，以使玻璃棉213能装入设定位置并与吸附管210的内壁紧密接触。
[0089]
通过设置v型凹槽，便于将玻璃棉213推入吸附管210中，且通过v型凹槽受压缩后在自身弹力作用下与吸附管210之间膨胀贴合，确保固定效果。
[0090]
以下结合具体示例，对本技术实施例提供的在吸附管210内填料的方法进行说明：
[0091]
在填充吸附剂前用氮气吹扫吸附管210 30～60s，填充时注意泵抽方向与氮气吹扫方向一致。
[0092]
填充时，首先向吸附管210第一端装入第一个玻璃棉213，玻璃棉213为硅烷化的玻璃丝绵，玻璃棉213距离吸附管210第一端保留一定的距离。轻轻压紧玻璃棉213，确认玻璃棉213可以在抽气泵240的抽力作用下不发生位移即可。然后装入第一封堵模块211，第一封堵模块211的固定钛丝折成弹簧状，用以增加与玻璃棉213的接触面积，玻璃棉213的侧边沿呈“v”字型，且外缘直径要大于吸附管210的直径，在安装后可以增加固定效果。玻璃棉213远离抽气泵240的一端距吸附管210第一端的距离要大于15mm，保证吸附床完全在热脱附区域内。
[0093]
然后将安装好玻璃棉213和第一封堵模块211的吸附管210称重，并记录重量m1。
[0094]
将吸附管210的第一端连接至抽气泵240，打开抽气泵240和质量流量计250，调节调节阀270控制压力表260示数在
–
0.05mpa左右，然后在吸附管210第二端套入导料管220，导料管220另一端插入吸附剂容器230，使吸附剂被吸入吸附管210内。填充完毕后将含吸附剂、一个玻璃棉213和第一封堵模块211的吸附管210称重，并记录重量m2。用m2
‑
m1计算吸附剂的填充重量是否达到预设重量。
[0095]
然后将吸附管210第一端向下轻轻敦实，然后装入第二个玻璃棉213，并轻轻压紧。
[0096]
将吸附管210接回导料管220和抽气泵240，调节调节阀270，使压力表260压力值在
–
0.05mpa左右，继续填充吸附剂。
[0097]
最后装入第三个玻璃棉213，并轻轻压紧。并装入第二封堵模块212；吸附管210内第三个玻璃棉213远离吸附管210第二端的一面距吸附管210第二端的距离要大于15mm，保
证吸附床完全在热脱附区域内。
[0098]
填充好的吸附管210最后需进行流量测试，根据epa to
–
1标准中要求，吸附管210的线性流速在50～500cm/min之间以保证吸附管210处于最佳工作状态。
[0099]
将调节阀270关死，观察质量流量计250的流量显示，通过调节第一封堵模块211和第二封堵模块212的压紧力度，调整吸附管210的流量；使吸附剂的流量在线性流速范围内。
[0100]
填充好的吸附管210放置在老化装置内进行老化，根据填充的不同固相吸附剂，选择老化参数；老化完的吸附管210两端立即用聚四氟乙烯密封帽密封，放置在保护管中保存，保护管存放于装有活性炭的密封盒或者干燥器中，4℃保存。老化完的吸附剂应在两周内使用，使用前需再进行老化，方可使用。
[0101]
第二方面，本技术实施例提供了一种用于富集vocs的吸附管的填充装置，如附图2所示，该填充装置的结构可以参见上述，在此不再赘述。
[0102]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0103]
以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
[0104]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。