專利名稱：空氣中pm10和pm2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器。
背景技術(shù)：
撞擊式采樣器主要由濾網(wǎng)、多孔沖擊板、大顆粒捕集板和微顆粒截留材料構(gòu)成。早在1991年中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生與衛(wèi)生工程研究所和中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站就提出實(shí)用新型專利—一種空氣中PM10顆粒采樣器。隨著人們對(duì)氣溶膠顆粒認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步加深，發(fā)現(xiàn)空氣動(dòng)力學(xué)直徑在2.5μm～10μm范圍內(nèi)的顆粒通常能被人吸入支氣管，對(duì)呼吸道有嚴(yán)重影響的顆粒主要為空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5μm的顆粒，是造成呼吸道疾病傳播的重要因素。已有不少報(bào)道指出，這些空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5μm的細(xì)顆粒物常常攜帶著細(xì)菌和病毒，其80％顆粒能進(jìn)入到人體的肺泡中，是引起肺部疾病的主要原因之一，也是我國(guó)小兒支氣管炎疾病高發(fā)的重要因素。為預(yù)防PM2.5顆粒對(duì)人類肺部疾病的危害，特別為降低小兒支氣管炎疾病的發(fā)病率，美國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家早已從1997年就開始實(shí)行PM2.5標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)北京也將首先在2008年奧運(yùn)會(huì)到來(lái)前，在顆粒物檢測(cè)方面與國(guó)際接軌，因此開發(fā)研制PM2.5顆粒采樣器十分急切。
撞擊式采樣器工作原理當(dāng)含塵氣體在采樣器的負(fù)壓作用下進(jìn)入采樣器，由于顆粒大小不同因而具有不同的動(dòng)量，氣流將較大的顆粒阻留在分粒采樣器的捕集板上，而較小的粉塵顆粒則可以繞過(guò)捕集板到達(dá)過(guò)濾材料，在過(guò)濾材料上被截留，從而達(dá)到分離不同粉塵顆粒的目的。在已有的撞擊式采樣器中，氣流通過(guò)多孔沖擊板時(shí)的加速并受到捕集板的阻擋，氣流流線發(fā)生彎曲繞過(guò)捕集板的邊緣流向捕集板下面的過(guò)濾材料。較小的顆粒由于其質(zhì)量輕、慣性小而隨同氣流繞過(guò)捕集板進(jìn)入過(guò)濾材料，并在過(guò)濾材料上被截留，將這些在過(guò)濾材料上截留的微粒稱量、分析，就可獲得反映空氣質(zhì)量的PM10的數(shù)據(jù)。較大的粉塵顆粒由于其質(zhì)量重、慣性大，通常不易隨氣流隨波逐流，在一定的條件下，當(dāng)氣流的流向與速度突然改變時(shí)，較大顆粒仍按原方向的運(yùn)行軌跡運(yùn)動(dòng)，于是便脫離氣流，與捕集板發(fā)生碰撞而被捕獲。
一般的撞擊式采樣器存在粒子反彈和粒子重返氣流現(xiàn)象。所謂粒子反彈是由于速度較快的大顆粒的慣性力大于捕集板的表面的附著力時(shí)，大顆粒就會(huì)被捕集板彈回到氣流中去；所謂粒子重返氣流由于高速氣流將堆積在過(guò)濾材料表面上的大顆粒沖回到氣流中。這兩種現(xiàn)象都會(huì)嚴(yán)重影響樣品測(cè)試的精確性并造成分粒采樣器捕集效率的不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器。
它依次連接有切割口蓋、進(jìn)氣口、過(guò)濾網(wǎng)、過(guò)濾網(wǎng)連接件、第一級(jí)導(dǎo)流板、第一級(jí)阻擋板、第一連接件、第二級(jí)導(dǎo)流板、第二級(jí)阻擋板、第二連接件、網(wǎng)格壓板、網(wǎng)格、密封圈、濾膜、集氣斗，過(guò)濾網(wǎng)與第一級(jí)導(dǎo)流板通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)連接件相連接，第一級(jí)阻擋板與第二級(jí)導(dǎo)流板通過(guò)第一連接件相連接，第二級(jí)阻擋板與集氣斗通過(guò)第二連接件相連接。
本實(shí)用新型可有效的捕集空氣動(dòng)力學(xué)直徑10μm～2.5μm以及2.5μm以下兩個(gè)級(jí)別的顆粒，具有穩(wěn)定的捕集效率，消除了粒子反彈和粒子重返氣流現(xiàn)象。
本實(shí)用新型PM2.5多級(jí)分粒裝置。在阻擋板上涂附有粘附性的物質(zhì)，過(guò)濾材料采用吸附性較強(qiáng)的濾膜，這樣在較大程度上消除已有的撞擊式采樣器粒子反彈和粒子重返氣流現(xiàn)象等問題。


圖1是的PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型第一級(jí)捕獲顆粒大小和截留效率關(guān)系示意圖；圖4是本實(shí)用新型第二級(jí)捕獲顆粒大小與截留效率的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
PM10和PM2.5顆粒的撞擊式分級(jí)采樣器依次連接有切割口蓋1、進(jìn)氣口2、過(guò)濾網(wǎng)3、過(guò)濾網(wǎng)連接件4、第一級(jí)導(dǎo)流板5、第一級(jí)阻擋板6、第一連接件7、第二級(jí)導(dǎo)流板8、第二級(jí)阻擋板9、第二連接件10、網(wǎng)格壓板11、網(wǎng)格12、密封圈13、濾膜14、集氣斗15，過(guò)濾網(wǎng)3與第一級(jí)導(dǎo)流板5通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)連接件4相連接，第一級(jí)阻擋板6與第二級(jí)導(dǎo)流板8通過(guò)第一連接件7相連接，第二級(jí)阻擋板9與集氣斗15通過(guò)第二連接件10相連接。
本實(shí)用新型主要有兩級(jí)采樣層組成。每級(jí)采用層裝有導(dǎo)流板，通過(guò)導(dǎo)流板的變速作用達(dá)到截留不同范圍的粉塵顆粒。導(dǎo)流板上裝有38個(gè)導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔均勻分布在導(dǎo)流板的圓周上。第一級(jí)導(dǎo)流板和第二級(jí)導(dǎo)流板的孔數(shù)和分布相同，而孔徑不同。第一級(jí)導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的直徑為5mm，第二級(jí)導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的直徑為2.3mm。
圖3表明第一級(jí)采樣層對(duì)10μm及以上顆粒的捕集效率達(dá)到了95％以上。圖4表明第二級(jí)采樣層對(duì)2.5μm及以上顆粒的捕集效率達(dá)到了90％以上。過(guò)濾濾膜對(duì)空氣中直徑大于70納米的微粒、病毒的截留率達(dá)到95％以上。本實(shí)用新型采樣分粒器能較好的達(dá)到顆粒分粒的目的。
在圖1中，38個(gè)直徑5mm的導(dǎo)流孔均勻分布在第一級(jí)導(dǎo)流板5上。38個(gè)導(dǎo)流孔到第一級(jí)阻擋板6的距離均相等。過(guò)濾網(wǎng)可以阻擋100μm以上的顆粒，減少大顆粒對(duì)分粒采樣的影響。第一級(jí)導(dǎo)流板使得進(jìn)入采樣器的顆粒具有一定的動(dòng)量，而10μm左右的顆粒剛好能撞擊到第一級(jí)阻擋板上被吸附。10μm以下的顆粒由于動(dòng)量小，未到達(dá)第一級(jí)阻擋板被氣流從第一級(jí)阻擋板的空隙中帶出。第一級(jí)阻擋板下面是第二級(jí)導(dǎo)流板8，上面也均勻分布著38個(gè)導(dǎo)流孔，分布情況和第一級(jí)導(dǎo)流板相同，但導(dǎo)流孔的直徑為2.3mm。第二級(jí)導(dǎo)流板下面是第二級(jí)阻擋板9，通過(guò)第一級(jí)阻擋板的氣體在通過(guò)第二級(jí)導(dǎo)流板又形成一定的流速，空氣動(dòng)力學(xué)直徑2.5μm左右的顆粒剛好能撞擊到第二級(jí)阻擋板上，而小于2.5μm的顆粒則同氣體從第二級(jí)阻擋板的空隙中流出。第二級(jí)阻擋板下是過(guò)濾裝置，過(guò)濾裝置由網(wǎng)格壓板11，濾膜14，網(wǎng)格12，密封圈13及集氣斗15組成。從第二級(jí)阻擋板出來(lái)的顆粒被過(guò)濾裝置中的濾膜所截留。
本實(shí)用新型第一層導(dǎo)流板孔面積為500mm2～1500mm2，第一層導(dǎo)流板與第一阻擋板之間的距離為1～2cm。第二層導(dǎo)流板的面積為100～300mm2，第二層導(dǎo)流板與第二阻擋板之間的距離為1～2cm。同時(shí)孔的形狀也不局限于圓形。通過(guò)改變撞擊距離和孔面積可以適應(yīng)不同流量情況下的采樣。
整個(gè)采樣器是一個(gè)二級(jí)撞擊分粒采樣器，少數(shù)在第一次撞擊分粒過(guò)程中沒有被捕集的大顆粒在第二次撞擊分粒過(guò)程中進(jìn)一步撞擊分粒被捕集。因此該分粒采樣器能有效的阻留大顆粒，很大程度上消除了粒子反彈和粒子重返氣流現(xiàn)象及捕集效率不穩(wěn)定等問題。
由于空氣采樣一般在室外操作，外界環(huán)境會(huì)影響采樣氣體的性質(zhì)，從而影響采樣氣體的流量導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。本實(shí)用新型分級(jí)采樣器配備智能真空泵，在設(shè)定流量后，真空泵可以通過(guò)改變自身的功率達(dá)到流量的穩(wěn)定，從而消除了因流量不穩(wěn)而引起的誤差。
本實(shí)用新型分級(jí)采樣器的每一個(gè)采樣層都可以拆卸，作為單級(jí)采樣層進(jìn)行采樣。
實(shí)施例1本例用不同材料的濾膜作為過(guò)濾用膜?，F(xiàn)有的撞擊式采樣器中的過(guò)濾材料為玻璃纖維素，通過(guò)平行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本新型采樣分粒器采用濾膜具有更好的吸附性。表1為不同天氣條件下相同采樣器平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表1不同膜材料對(duì)空氣中顆粒物截留效果比較

實(shí)施例2本例用新型采樣器對(duì)不同采樣地進(jìn)行了采樣，對(duì)比國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，該采樣器有效的截留了空氣動(dòng)力學(xué)直徑2.5um以下的顆粒。表2為各采樣地的TSP和PM2.5值。
表2
權(quán)利要求1.一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器，其特征在于它依次連接有切割口蓋(1)、進(jìn)氣口(2)、過(guò)濾網(wǎng)(3)、過(guò)濾網(wǎng)連接件(4)、第一級(jí)導(dǎo)流板(5)、第一級(jí)阻擋板(6)、第一連接件(7)、第二級(jí)導(dǎo)流板(8)、第二級(jí)阻擋板(9)、第二連接件(10)、網(wǎng)格壓板(11)、網(wǎng)格(12)、密封圈(13)、濾膜(14)、集氣斗(15)，過(guò)濾網(wǎng)(3)與第一級(jí)導(dǎo)流板(5)通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)連接件(4)相連接，第一級(jí)阻擋板(6)與第二級(jí)導(dǎo)流板(8)通過(guò)第一連接件(7)相連接，第二級(jí)阻擋板(9)與集氣斗(15)通過(guò)第二連接件(10)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器，其特征在于，所說(shuō)第一層導(dǎo)流板孔面積為500～1500mm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器，其特征在于，所說(shuō)第一層導(dǎo)流板與第一阻擋板之間的距離為1～2cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器，其特征在于，所說(shuō)第二層導(dǎo)流板的孔面積為100～300mm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器，其特征在于，所說(shuō)第二層導(dǎo)流板與第二阻擋板之間的距離為1～2cm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種空氣中PM10和PM2.5顆粒撞擊式分級(jí)采樣器。它依次連接有切割口蓋、進(jìn)氣口、過(guò)濾網(wǎng)、過(guò)濾網(wǎng)連接件、第一級(jí)導(dǎo)流板、第一級(jí)阻擋板、第一連接件、第二級(jí)導(dǎo)流板、第二級(jí)阻擋板、第二連接件、網(wǎng)格壓板、網(wǎng)格、密封圈、濾膜、集氣斗，過(guò)濾網(wǎng)與第一級(jí)導(dǎo)流板通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)連接件連接，第一級(jí)阻擋板與第二級(jí)導(dǎo)流板通過(guò)第一連接件連接，第二級(jí)阻擋板與集氣斗通過(guò)第二連接件連接。本實(shí)用新型可有效的捕集空氣動(dòng)力學(xué)直徑10μm～2.5μm以及2.5μm以下兩個(gè)級(jí)別的顆粒，具有穩(wěn)定的捕集效率，消除了粒子反彈和粒子重返氣流現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B07B7/04GK2709035SQ200420081248
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者陳歡林, 陳延京, 張 林 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)