本發(fā)明涉及一種顆粒物顆粒物采樣裝置，具體涉及一種封閉式畜禽舍內(nèi)環(huán)境空氣顆粒物采樣裝置。

背景技術(shù)：

一般pm引發(fā)的空氣污染通常被認為是工業(yè)化和城市化的后果，農(nóng)業(yè)并沒被當(dāng)作主要的空氣污染來源。然而，歐洲研究表明，農(nóng)業(yè)可能是主要的空氣污染排放源之一，其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)pm又是農(nóng)業(yè)源pm的主要來源之一，并且隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，其pm的排放占比還將隨之增加。畜禽場的pm與其他人為排放源的pm有3個不同表現(xiàn)：pm的濃度高于其他室內(nèi)環(huán)境、攜帶惡臭和污染氣體、通常含有種類繁多的細菌和微生物而使其具有生物活性。這決定著畜禽場pm對畜禽健康的危害、對畜禽福利的影響以及對環(huán)境的影響。

我國是畜禽養(yǎng)殖大國，飼養(yǎng)的畜禽數(shù)量大、品種繁多，它們的生長受到遺傳、品、飼料、疫病和環(huán)境的影響。經(jīng)過大量科學(xué)的生產(chǎn)和實踐經(jīng)驗證實，環(huán)境影響因素占30％，且隨著集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖的快速發(fā)展，環(huán)境影響所占比重將越來越大。近年來，由于封閉式畜禽舍的大量采用，舍內(nèi)環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，口蹄疫、豬無名高熱病、禽流感等畜禽類流行性疾病頻繁爆發(fā)和傳播，每年造成的經(jīng)濟損失可達數(shù)億人民幣，給畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的負面影響，十分不利于養(yǎng)殖及生產(chǎn)的規(guī)?；I(yè)化，所以畜禽健康與否和畜禽舍環(huán)境狀況有著極其密切的關(guān)系。

其中，畜禽舍內(nèi)環(huán)境顆粒物對畜禽的生長發(fā)育會產(chǎn)生重大的影響，環(huán)境顆粒物是最重要的大氣污染物之一，是大氣中固體和液體顆粒物的總稱。按照粒徑可分為粗分散體系(>10μm)和膠體分散體系(0.001-10μm)。其中粒徑在10μm以下的顆粒物(pm10)稱為可吸入顆粒物，粒徑在2.5μm以下的顆粒物(pm2.5)稱為可入肺顆粒物。粒徑在10um以下的顆粒物(如pm10、pm2.5等)可通過呼吸系統(tǒng)進入畜禽肺部，增加呼吸系統(tǒng)的發(fā)病率，甚至影響心肺功能。pm2.5對重金屬以及氣態(tài)污染物等的吸附作用明顯，對污染物有明顯的富集作用，還可成為病毒和細菌的載體，為呼吸道傳染病推波助瀾，對畜禽健康產(chǎn)生極大危害。因此，對畜禽舍內(nèi)環(huán)境顆粒物的采樣檢測進行檢測研究對畜禽的養(yǎng)殖繁育具有重大的意義。但是，畜禽舍內(nèi)顆粒物粒徑大小不一樣，現(xiàn)有采樣器采集pm10、pm2.5效率低下且不準(zhǔn)確，無法滿足高效采樣的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種一種封閉式畜禽舍內(nèi)環(huán)境空氣顆粒物采樣裝置，包括：

采樣器本體，其底部設(shè)置有抽氣泵；所述采樣器本體頂部設(shè)置有氣體進口，所述氣體進口下方依次設(shè)置有顆粒物切割器、電加熱網(wǎng)、濾膜、壓差檢測傳感器和設(shè)置在采樣器本體側(cè)壁的氣體出口；所述抽氣泵的抽氣嘴位于壓差檢測傳感器的下方；

控制器，其設(shè)置在采樣器本體外部，所述控制器分別與壓差檢測傳感器、抽氣泵、電加熱網(wǎng)連接；

電力箱，其設(shè)置在采樣器本體外部，所述電力箱與控制器連接；

其中，所述濾膜包括依次設(shè)置的第一吸附膜層和第二吸附膜層，所述第一吸附膜層和第二吸附膜層通過高溫?zé)釅盒纬蔀V膜；所述第一吸附膜層為靜電紡絲聚偏氟乙烯形成的薄膜；所述第二吸附膜層為同軸靜電紡絲聚四氟乙烯和聚苯乙烯形成的薄膜。

優(yōu)選的是，所述第一吸附膜層的制備方法為：在40～50℃下，將聚偏氟乙烯溶解在體積比為1:1的n,n-二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶劑中，得到濃度為3～8wt％的聚偏氟乙烯紡絲溶液；將聚偏氟乙烯紡絲溶液通過靜電紡絲噴射到錫箔接收裝置上，并同時將納米級羧基化氧化石墨烯分散液超聲霧化錫箔接收裝置上，將錫箔接收裝置上的膜層揭下，即得到第一吸附膜層。

優(yōu)選的是，所述靜電紡絲的方法為：將聚偏氟乙烯紡絲溶液注入帶不銹鋼噴頭的噴射容器內(nèi)，然后用高壓電源將電壓施加在不銹鋼噴頭上，并利用與噴射容器連接的推進泵將噴射容器內(nèi)的聚偏氟乙烯紡絲溶液通過不銹鋼噴頭噴射至錫箔接收裝置上，所述靜電紡絲的噴射條件為：環(huán)境溫度為40～80℃、高壓電源的輸出電壓為15～25kv、金屬絲與不銹鋼噴頭之間距離為10～15cm、流速為2～10ml/h。

優(yōu)選的是，所述納米級羧基化氧化石墨烯分散液超聲霧化的功率為100w，頻率為2.5mhz，霧化率為1～2ml/min，超聲霧化的噴出口與錫箔接收裝置的距離為5～10cm。

優(yōu)選的是，所述納米級羧基化氧化石墨烯分散液包括以下重量份的原料：納米級羧基化氧化石墨烯20～25份、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸1～2份、正丁醇20～30份、丙酮30～50份、烯丙醇10～20份、水20～30份。

優(yōu)選的是，所述第二吸附膜層的制備方法為：將聚四氟乙烯溶于體積比為1:1的n-甲基吡咯烷酮和水的混合溶劑中，并加入占聚四氟乙烯重量1/10的納米級羧基化氧化石墨烯，得到濃度為5～15wt％的聚四氟乙烯殼層紡絲液；將聚苯乙烯溶解在體積比為1:2的n,n-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶劑中，得到濃度為3～8wt％的聚苯乙烯核層紡絲液；采用高壓靜電紡絲設(shè)備，將殼層紡絲液和核層紡絲液分別輸入到不銹鋼同軸針頭的外層和內(nèi)層，設(shè)置高壓靜電噴射條件，將殼層溶液和核層溶液高壓靜電噴射到錫箔接收裝置上；將錫箔接收裝置上的膜層揭下，即得到第二吸附膜層。

優(yōu)選的是，所述第二吸附膜層的制備方法中高壓靜電紡絲的條件為：環(huán)境溫度為40～60℃，高壓電源的輸出電壓為20～25kv，接收裝置與不銹鋼同軸針頭噴絲口之間的距離為10～15cm，流量均為10～15ml/h，且殼層紡絲液與核層紡絲液的流速比為1:2～1:3；所述不銹鋼同軸針頭的外層的內(nèi)徑為1.2～1.6mm，內(nèi)層的內(nèi)徑為0.5～0.8mm。

優(yōu)選的是，所述高溫?zé)釅旱臈l件為壓力5～10mpa、100-200℃下熱壓5～20min。

優(yōu)選的是，所述氣體出口具有朝向氣體進口的喇叭狀延伸部。

優(yōu)選的是，還包括設(shè)置在電加熱網(wǎng)下方的溫度傳感器，其與所述控制器連接。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：本發(fā)明的畜禽舍內(nèi)環(huán)境空氣顆粒物采樣裝置設(shè)置有顆粒物切割器配合自制濾膜使用使空氣中的顆粒物切割后更小，且濾膜采用第一吸附膜層和第二吸附膜層，使用方便測試不同種類的顆粒物，第二吸附膜層可以吸附粒徑較大的顆粒物，然后通過第一吸附膜層吸附粒徑較小的顆粒物，可以適應(yīng)畜禽舍內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境顆粒物成分；其中，第一吸附膜層通過靜電紡絲聚偏氟乙烯并配合超聲霧化納米級羧基化氧化石墨烯分散液，使得到的聚偏氟乙烯薄膜具有很強的熱釋電效應(yīng)，同時利用聚偏氟乙烯薄膜在溫度調(diào)控下(電加熱網(wǎng))產(chǎn)生的表面電荷的靜電作用吸附大氣中的污染顆粒物。基于靜電吸附的方法可以直接捕獲大氣中的極性細微顆粒物，同時還能夠使中性顆粒物極化，然后將其捕獲。該膜層對于微納米尺度的細小顆粒物具有較高的吸附效率。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明所述顆粒物采樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

圖1示出了本發(fā)明的一種封閉式畜禽舍內(nèi)環(huán)境空氣顆粒物采樣裝置，包括：

采樣器本體1，其底部設(shè)置有抽氣泵2；所述采樣器本體1頂部設(shè)置有氣體進口3，所述氣體進口3下方依次設(shè)置有顆粒物切割器4、電加熱網(wǎng)5、濾膜6、壓差檢測傳感器7和設(shè)置在采樣器本體1側(cè)壁的氣體出口8；所述抽氣泵2的抽氣嘴21位于壓差檢測傳感器7的下方；

控制器(未示出)，其設(shè)置在采樣器本體外部，所述控制器分別與壓差檢測傳感器7、抽氣泵2、電加熱網(wǎng)5連接；所述控制器為單片機；所述單片機為為51單片機、avr單片機、pic單片機、stm32單片機、tms單片機、stc單片機中的任意一種；

電力箱(未示出)，其設(shè)置在采樣器本體外部，所述電力箱與控制器連接；

其中，所述濾膜6包括依次設(shè)置的第一吸附膜層61和第二吸附膜層62，所述第一吸附膜層61和第二吸附膜層62通過高溫?zé)釅盒纬蔀V膜；所述第一吸附膜層為靜電紡絲聚偏氟乙烯形成的薄膜；所述第二吸附膜層為同軸靜電紡絲聚四氟乙烯和聚苯乙烯形成的薄膜。

采用這種技術(shù)方案，將使顆粒物采樣裝置運送至采樣點，通過抽氣泵抽氣，環(huán)境顆粒物通過進氣口進入顆粒物切割器，然后采集在采樣濾膜上，所述的壓差檢測傳感器將壓力信號傳遞給a/d轉(zhuǎn)換器，a/d轉(zhuǎn)換器將接受的信號傳遞給控制器，控制器將信號傳遞給抽取泵，來改變抽氣泵的轉(zhuǎn)速，采樣完成后，對第一吸附膜層和第二吸附膜層上的顆粒物進行分析，得到畜禽舍內(nèi)顆粒物濃度；采用這種方式，首先第二吸附膜層可以吸附粒徑較大的顆粒物，然后通過第一吸附膜層吸附粒徑較小的顆粒物；其中，第一吸附膜層通過靜電紡絲聚偏氟乙烯并配合超聲霧化納米級羧基化氧化石墨烯分散液，使得到的聚偏氟乙烯薄膜具有很強的熱釋電效應(yīng)，同時利用聚偏氟乙烯薄膜在溫度調(diào)控下(電加熱網(wǎng))產(chǎn)生的表面電荷的靜電作用吸附大氣中的污染顆粒物，本發(fā)明中第一吸附膜層在溫度調(diào)控即可快速產(chǎn)生大量電荷，能夠產(chǎn)生足夠的靜電吸附力，有效的吸附空氣中的粉塵，pm10，pm2.5以及亞微米顆粒?；陟o電吸附的方法可以直接捕獲大氣中的極性細微顆粒物，同時還能夠使中性顆粒物極化，然后將其捕獲，第一吸附膜層對于微納米尺度的細小顆粒物具有較高的吸附效率。采用本發(fā)明的這種方式，提高了采樣速率和采用準(zhǔn)確率，使采樣結(jié)果更加符合實際；

在另一中實施例中，所述第一吸附膜層的制備方法為：在40℃下，將聚偏氟乙烯溶解在體積比為1:1的n,n-二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶劑中，得到濃度為5wt％的聚偏氟乙烯紡絲溶液；將聚偏氟乙烯紡絲溶液通過靜電紡絲噴射到錫箔接收裝置上，并同時將納米級羧基化氧化石墨烯分散液超聲霧化錫箔接收裝置上，將錫箔接收裝置上的膜層揭下，即得到第一吸附膜層；采用靜電紡絲方法得到的第一吸附膜層具有良好的力學(xué)性能，并且孔徑小，孔隙率80％～90％之間，這充分保證了膜具有較高的氣體通量；膜層呈三維立體交叉狀結(jié)構(gòu)，纖維粗細均勻，避免了粗細纖維所產(chǎn)生的孔徑分布不均；膜層厚度均勻，避免了厚度不均造成的過濾效果不一致；通過將納米級羧基化氧化石墨烯分散液超聲霧化錫箔接收裝置上，使得到的聚偏氟乙烯薄膜具有很強的熱釋電效應(yīng)。

在另一中實施例中，所述第一吸附膜層的制備方法為：在45℃下，將聚偏氟乙烯溶解在體積比為1:1的n,n-二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶劑中，得到濃度為8wt％的聚偏氟乙烯紡絲溶液；將聚偏氟乙烯紡絲溶液通過靜電紡絲噴射到錫箔接收裝置上，并同時將納米級羧基化氧化石墨烯分散液超聲霧化錫箔接收裝置上，將錫箔接收裝置上的膜層揭下，即得到第一吸附膜層。

在另一中實施例中，所述靜電紡絲的方法為：將聚偏氟乙烯紡絲溶液注入帶不銹鋼噴頭的噴射容器內(nèi)，然后用高壓電源將電壓施加在不銹鋼噴頭上，并利用與噴射容器連接的推進泵將噴射容器內(nèi)的聚偏氟乙烯紡絲溶液通過不銹鋼噴頭噴射至錫箔接收裝置上，所述靜電紡絲的噴射條件為：環(huán)境溫度為60℃、高壓電源的輸出電壓為20kv、金屬絲與不銹鋼噴頭之間距離為10cm、流速為5ml/h。

在另一中實施例中，所述靜電紡絲的方法為：將聚偏氟乙烯紡絲溶液注入帶不銹鋼噴頭的噴射容器內(nèi)，然后用高壓電源將電壓施加在不銹鋼噴頭上，并利用與噴射容器連接的推進泵將噴射容器內(nèi)的聚偏氟乙烯紡絲溶液通過不銹鋼噴頭噴射至錫箔接收裝置上，所述靜電紡絲的噴射條件為：環(huán)境溫度為80℃、高壓電源的輸出電壓為25kv、金屬絲與不銹鋼噴頭之間距離為15cm、流速為10ml/h。

在另一中實施例中，所述納米級羧基化氧化石墨烯分散液超聲霧化的功率為100w，頻率為2.5mhz，霧化率為1ml/min，超聲霧化的噴出口與錫箔接收裝置的距離為10cm。

在另一中實施例中，所述納米級羧基化氧化石墨烯分散液超聲霧化的功率為100w，頻率為2.5mhz，霧化率為2ml/min，超聲霧化的噴出口與錫箔接收裝置的距離為5cm。

在另一中實施例中，所述納米級羧基化氧化石墨烯分散液包括以下重量份的原料：納米級羧基化氧化石墨烯20份、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸1份、正丁醇20份、丙酮30份、烯丙醇10份、水20份。

在另一中實施例中，所述納米級羧基化氧化石墨烯分散液包括以下重量份的原料：納米級羧基化氧化石墨烯25份、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸2份、正丁醇25份、丙酮30份、烯丙醇20份、水30份。

在另一中實施例中，所述第二吸附膜層的制備方法為：將聚四氟乙烯溶于體積比為1:1的n-甲基吡咯烷酮和水的混合溶劑中，并加入占聚四氟乙烯重量1/10的納米級羧基化氧化石墨烯，得到濃度為10wt％的聚四氟乙烯殼層紡絲液；將聚苯乙烯溶解在體積比為1:2的n,n-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶劑中，得到濃度為5wt％的聚苯乙烯核層紡絲液；采用高壓靜電紡絲設(shè)備，將殼層紡絲液和核層紡絲液分別輸入到不銹鋼同軸針頭的外層和內(nèi)層，設(shè)置高壓靜電噴射條件，將殼層溶液和核層溶液高壓靜電噴射到錫箔接收裝置上；將錫箔接收裝置上的膜層揭下，即得到第二吸附膜層；通過同軸靜電紡絲，核層設(shè)置為聚苯乙烯溶液，提高了聚四氟乙烯的紡絲性能，使得到的第二吸附膜層具有良好的力學(xué)性能，并且得到的纖維粗細均勻，避免了粗細纖維所產(chǎn)生的孔徑分布不均。

在另一中實施例中，所述第二吸附膜層的制備方法中高壓靜電紡絲的條件為：環(huán)境溫度為40℃，高壓電源的輸出電壓為20kv，接收裝置與不銹鋼同軸針頭噴絲口之間的距離為10cm，流量均為10ml/h，且殼層紡絲液與核層紡絲液的流速比為1:2；所述不銹鋼同軸針頭的外層的內(nèi)徑為1.6mm，內(nèi)層的內(nèi)徑為0.6mm。

在另一中實施例中，所述第二吸附膜層的制備方法中高壓靜電紡絲的條件為：環(huán)境溫度為60℃，高壓電源的輸出電壓為25kv，接收裝置與不銹鋼同軸針頭噴絲口之間的距離為15cm，流量均為15ml/h，且殼層紡絲液與核層紡絲液的流速比為1:3；所述不銹鋼同軸針頭的外層的內(nèi)徑為1.2mm，內(nèi)層的內(nèi)徑為0.5mm。

在另一中實施例中，所述高溫?zé)釅旱臈l件為壓力10mpa、200℃下熱壓5min。

在另一中實施例中，所述高溫?zé)釅旱臈l件為壓力5mpa、150℃下熱壓10min。

在另一中實施例中，所述氣體出口8具有朝向氣體進口的喇叭狀延伸部81，采用這種方式，使氣體流動速度更快，顆粒物的收集效率更高。

在另一中實施例中，還包括設(shè)置在電加熱網(wǎng)下方的溫度傳感器9，其與所述控制器連接，溫度傳感器可以檢測電加熱網(wǎng)加熱的溫度，并將溫度信號傳遞給控制器，控制器控制電加熱網(wǎng)的加熱溫度，以使第一吸附膜層在溫度調(diào)控下快速產(chǎn)生大量電荷，能夠產(chǎn)生足夠的靜電吸附力，有效的吸附空氣中的粉塵，pm10，pm2.5以及亞微米顆粒。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。