一种挥发性有机物检测质控装置的制作方法

1.本实用新型属于挥发性有机物检测装置技术领域，具体涉及一种挥发性有机物检测质控装置。


背景技术：

2.高灵敏度质子转移反应质谱(high sensitivity proton transfer reaction massspectrometry，简称ptr
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ms)是一种快速新型的挥发性有机物(vocs)在线检测技术，商用化仪器于上世纪90年代末投入使用，现常被用于环境大气vocs 的在线测量。该设备从大气中连续稳定抽取固定流量的气体，进入仪器后主要利用voc物种与水和氢离子(h3o

)的质子转移反应，继而使用质谱系统对生成的质子化的voc离子(rh

)进行快速定量测量。
3.vocs一般指饱和蒸气压较高，沸点较低，相对分子质量小，常温状态下易挥发的有机化合物。其在对流层臭氧和pm2.5的二次生成过程中起关键作用。现有技术中检测挥发性有机物的质谱仪本身只对样品气进行分析，未进行有效样气的前处理，若样品包含颗粒、水汽或浓度过大或管路过长损耗均会对质谱分析产生影响，甚至损坏其真空系统以及检测器。其主要工作要求以及过程如下：
4.1、在不同采样场地，需要根据实际情况改变样气到质谱端的停留时间；
5.2、根据实际应用情况需周期性地测量实际环境大气、系统背景以及标气信号等；
6.3、采样管道不应有水汽存在，较多的水汽冷凝不仅影响监测组分，而且容易堵塞管路，甚至可能影响真空系统破坏设备。


技术实现要素：

7.本实用新型针对上述缺陷，提供一种通过周期切换样气、零气和标准气通道实现挥发性有机物的检测质控操作；且通过保温加热带温度控制室外进样气提温度，进而保证所测室外气体与被检测环境温度一致，既避免露点太高导致水汽凝结，又能降低被检测的挥发性有机物(vocs)中粘性较大的甲醛甲酸等物质在管道内滞留损失而带来的检测数据不准确的情况发生的挥发性有机物检测质控装置。
8.本实用新型提供如下技术方案：一种挥发性有机物检测质控装置，包括与室外气体进气口相连的室外气四氟过滤器、与室内气体进气口相连的室内气四氟过滤器、与所述室外气四氟过滤器和室内气四氟过滤器相连的室内外进样电磁切换阀，所述室外气四氟过滤器与所述室内外进样电磁切换阀通过室外进样管连通，所述电磁切换阀通过进样管与设置于质控装置内的引流三通连接，所述质控装置还包括流量控制器、第一催化除零切换阀、第二催化除零切换阀、引流泵、标气选通阀、铂棉催化管式炉、干燥分子筛、环境传感模块、设备接口模块、阀体控制模块和温度控制模块。
9.进一步地，所述引流三通还分别与流量控制器和第一催化除零切换阀相连通，所述第一催化除零切换阀还分别与第二催化除零切换阀和铂棉催化管式炉相连通，所述第二催化除零切换阀分别与干燥分子筛和标气选通阀相连通。
10.进一步地，所述标气选通阀分别与设置于质控装置上的单标标气进口和监测气体出气口连通；所述流量控制器与用于将室内气体样品和室外样品抽入所述质控装置内的引流泵相连通，所述引流泵8与设置于所述质控装置20上的废弃排出口13
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1相连通。
11.进一步地，于连接所述室外气四氟过滤器与所述室内外进样电磁切换阀的管道上设置有保温加热带。
12.进一步地，所述进样管上由左向右依次设置有水汽分离器、用于反馈所述进样管温度的加热测温电偶，以及设置于质控装置内的负压传感器。
13.进一步地，所述水汽分离器采用用于防止有意外冷凝水或室外雨水倒灌。
14.进一步地于，连接所述室外气四氟过滤器与室内外进样电磁切换阀连通的室外进样管采用小于等于四分之一英制管。
15.进一步地，所述装置还包括与所述环境传感模块相连的室外温湿度和雨滴传感器。
16.进一步地，所述装置还包括设置于所述质控装置上的报警灯，所述报警灯用于提示用户及时操作装置。
17.进一步地，所述装置还包括连接所述温度控制模块与所述保温加热带的温度限位开关。
18.本实用新型的有益效果为：
19.1、该装置通过设置一个流量控制器，通过面板或者上位机可随意调整室外环境样气进入质谱仪入口的停留时间。便于在不同环境下改变样气流速。
20.2、室外气体进样的四氟室外进样管使用保温加热带包裹，通过pid温度控制器控制管路保持30℃或者可调，直到进样通道，保温的作用不仅使得样品温度与环境温度保持一致，既避免露点太高导致水汽冷凝，又能降低vocs(主要是粘性较大的甲醛甲酸等物种)的管道滞留损失
21.3、样气所经过的管道以及阀体均需使用性质稳定的聚四氟乙烯材料或316l 不锈钢材料，具有防腐光滑的特性，防止甲酸或甲醛等粘性较大挥发性有机物粘滞于装置管道或部件内，影响检测质控准确性的情况发生。
22.4、通过室内外温湿度和雨滴传感器与室内外进样电磁切换阀联动，雨天以及露点温度过高自动切换为室内采样。通过在铂棉催化管式炉出口接上干燥分子筛或者活性炭，可进一步对空气样品进行除零操作，提高除零效率。
23.5、本技术的装置通过一个引流三通分别将进入质控装置内的进样气分为两路，一路进样气无阻挡通过流量控制器通过引流泵，最终通过废弃排出口排出；一路进样气通过第一催化除零切换阀进入铂棉催化管式炉，而后依次通过干燥分子筛和第二催化除零切换阀重新汇合为一路，最终通过标气选通阀后，进入监测气体出气口1最终排出，进一步提高了检测质控的准确性。
24.6、采用管式炉方式安装铂棉催化剂，便于耗材更换。铂棉催化管式炉内的铂棉催化剂安装于1/2英寸316l材质的不锈钢管内，两端使用1/2转1/8的不锈钢卡套接头。铂棉催化管式炉采用pid温度控制，带有程序升温功能，可连接 pc机实时查看催化管工作情况。
25.7、本实用新型通过实时监控环境温度随时调节采样管道的保温温度，保证所测室外气体与被检测环境温度一致，既避免露点太高导致水汽凝结，又能降低被检测的挥发性
有机物中粘性较大的甲醛甲酸等物质在管道内滞留损失而带来的检测数据不准确的情况发生；对采样环境条件的实时判断，及时切换室内外采样通道，可避免无效采样且采样隐患的发生；同时，对于引流流量的可变调整更适合不同场地的应用；对采样管道压力的监控更有效地保证采样准确，达到质控要求。
附图说明
26.在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
27.图1为本实用新型提供的挥发性有机物检测质控装置整体示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.需要说明，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
31.其次，本技术的实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
32.如图1所示，为本实用新型提供的一种挥发性有机物检测质控装置，包括与室外气体进气口1
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1连的室外气四氟过滤器1、与室内气体进气口2
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1相连的室内气四氟过滤器2、与室外气四氟过滤器1和室内气四氟过滤器2相连的室内外进样电磁切换阀6，室外气四氟过滤器1与室内外进样电磁切换阀6通过室外进样管3连通，电磁切换阀6通过进样管6
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1与设置于质控装置20内的引流三通 10连接，质控装置20还包括流量控制器9、第一催化除零切换阀11、第二催化除零切换阀12、引流泵8、标气选通阀13、铂棉催化管式炉14、干燥分子筛15、环境传感模块20
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1、设备接口模块20
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2、阀体控制模块20
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3和温度控制模块20
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4。
33.样气所经过的管道以及阀体均需使用性质稳定的聚四氟乙烯材料或316l不锈钢材料
34.引流三通10还分别与流量控制器9和第一催化除零切换阀11相连通，第一催化除零切换阀11用于切换样气除零或不处理，第一催化除零切换阀11还分别与第二催化除零切换阀12和铂棉催化管式炉14相连通，第二催化除零切换阀12分别与干燥分子筛15和标气选通阀13相连通，标气选通阀13用于定时走单标；铂棉催化管式炉14用于将样气中的vocs通
过高温催化去除，铂棉催化管式炉内的铂棉催化剂安装于1/2英寸316l材质的不锈钢管内，两端使用1/2转 1/8的不锈钢卡套接头，铂棉催化管式炉采用pid温度控制，带有程序升温功能，可连接pc机实时查看催化管工作情况，采用管式炉方式安装铂棉催化剂，便于耗材更换。干燥分子筛15作用于强化vocs去除效果，也可更换为活性炭，在铂棉催化管式炉14出口接上干燥分子筛15或者活性炭，可进一步对空气样品进行除零操作。
35.标气选通阀13分别与设置于质控装置20上的单标标气进口13
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2和监测气体出气口13
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3连通；流量控制器9与用于将室内气体样品和室外样品抽入质控装置20内的引流泵8相连通，流量控制器9用于调节流量以达到设定样气的停留时间，引流泵8与设置于质控装置20上的废弃排出口13
‑
1相连通。
36.本技术的装置通过一个引流三通10分别将进入质控装置20内的进样气分为两路，一路进样气无阻挡通过流量控制器9通过引流泵8，最终通过废弃排出口 13
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1排出；一路进样气通过第一催化除零切换阀11进入铂棉催化管式炉14，而后依次通过干燥分子筛15和第二催化除零切换阀12重新汇合为一路，最终通过标气选通阀13后，进入监测气体出气口13
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3最终排出。
37.于连接室外气四氟过滤器1与室内外进样电磁切换阀6的室外进样管3上设置有保温加热带4，保温加热带4用于加热该采样管道。
38.进样管6
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1上由左向右依次设置有水汽分离器7、用于反馈进样管6
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1温度的加热测温电偶5，以及设置于质控装置20内的负压传感器19。负压传感器19 用于监测采样管道内实时负压情况，在过滤器负载过大或漏气情况下可自动切断引流泵电源并提醒用户检修。
39.水汽分离器7采用u型水封型结构，确保样气不泄露；用于防止有意外冷凝水或室外雨水倒灌。连接室外气四氟过滤器1与室内外进样电磁切换阀6连通的管道采用小于等于四分之一英制管。
40.装置还包括与环境传感模块20
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1相连的室外温湿度和雨滴传感器16、设置于质控装置上的报警灯17和装置还包括连接温度控制模块20
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4与保温加热带4 的温度限位开关18，室外温湿度和雨滴传感器16用于实时监测室外环境情况便于装置作出适当响应，通过室外温湿度和雨滴传感器16与室内外进样电磁切换阀6联动，雨天以及露点温度过高自动切换为室内采样，报警灯17用于提示用户及时操作装置，温度限位开关18用于异常控温时切断加热电源，保护装置不受高温损坏。
41.本装置实时监测室内外温湿度以及来自室外温湿度和雨滴传感器16接收到的信号，通过室外温湿度和雨滴传感器16的监测可以确定当前管道内样气露点是否过高，当露点超过管道保温温度后即会产生冷凝水；通过监测雨滴信号，可判断是否室外有雨不适合进行采样。以上两种情况发生后，均有可能在管道内富含湿气影响监测分析，需要及时关闭引流泵8，同时切换电磁切换阀6为nc
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com 通路，采集室内样气。同时根据用户需求在控制面板设定是否需要保持原采样
‑ꢀ
校零模式或只是采样模式。
42.另一起到异常监测作用的是负压传感器19，负压传感器19用于监测采样管路是存在漏气或者颗粒物过滤膜堵塞的情况，当管路内的压力超过安全范围时报警。
43.本实用新型提供的挥发性有机物检测质控装置的工作原理如下：
44.s1：采集室外环境空气：打开引流泵8，通过流量控制器9控制达到预设流量，所要
采集的室外空气通过室外四氟过滤器1进入室外进样管3，通过电磁切换阀6的常开端进入水汽分离器7并径直通过负压传感器19后依次进入引流三通10、流量控制器9和引流泵8完成外部空气引流功能，此时，另一股小流量样气通过引流三通10另一端通过第一催化除零切换阀11的com
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no端进入第二催化除零切换阀12的no
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com端，再通过标气选通阀13的no
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com端进入监测气体出气口13
‑
3，进入分析仪进行分析；
45.s2：通过采集室外环境空气进行校零：在室外空气进入所述引流三通10后，开启所述第一催化除零切换阀11和所述第二催化除零切换阀12，气体通过第一催化除零切换阀11的com
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nc端后依次进入所述铂棉催化管式炉14、干燥分子筛15、第二催化除零切换阀12的nc
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com端和标气选通阀13的no
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com 端，通过监测气体出气口13
‑
3进入分析仪；
46.s1步骤和s2步骤循环进行，s1步骤运行2h后切换至s2步骤运行15min 为一个循环周期。
47.进一步地，在s1步骤和s2步骤运行之前，还具有以下步骤：
48.关闭所述引流泵8，打开所述标气选通阀13的nc
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com端，通过所述单标标气进口13
‑
2持续通入15min后进入s1步骤采集室外气体样品，通过预设通单浓度标气以验证分析仪的跨度准确性，通过跨度标气验证结合日常的零气本底验证可保证该分析仪处于质控状态。
49.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。