一种环境空气颗粒物中无机元素在线监测的方法

摘要

本发明公开了一种环境空气颗粒物中无机元素在线监测的方法，包括使用泵将待测环境空气抽取到颗粒物切割器中，获取含有所需粒径颗粒物的空气样品，并输送至气体置换装置中，在所述气体置换装置中，将通道中待测环境空气中的空气置换为惰性气体，形成含有所需粒径颗粒物的待测惰性气体样品，所述待测惰性气体样品进入电感耦合等离子体质谱仪进行检测，分析其中的无机元素浓度；本发明还提供了相应的设备；本发明解决了现有技术无法进行空气直接进样分析的问题，提供了一种空气直接进入I CP‑MS分析空气颗粒物中无机元素的方法和设备。

说明书

技术领域

本发明涉及空气质量监测领域，尤其是环境空气颗粒物中无机元素在线监测的方法及设备。

背景技术

针对环境空气颗粒物中无机元素的在线监测，目前主要的技术手段是通过滤膜进行自动富集，然后采用X射线荧光光谱法进行分析。该方法存在以下问题：1.滤膜富集必须经过一段时间，通常为一个小时，无法做到实时监测。2.X射线荧光光谱法技术精度较低，一般作为定性及半定量分析手段，检出限通常在mg/kg数量级，对于环境空气中的痕量元素测量效果不佳。电感耦合等离子体质谱法作为一种精度较高的分析手段，只有手工检测的方法，目前尚无在线分析空气中无机元素的方法及装置。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本发明提供了环境空气颗粒物中无机元素在线监测的方法，包括使用泵将待测环境空气抽取到颗粒物切割器中，获取含有所需粒径颗粒物的空气样品，并输送至气体置换装置中，在所述气体置换装置中，将通道中待测环境空气中的空气置换为惰性气体，形成含有所需粒径颗粒物的待测惰性气体样品，所述待测惰性气体样品进入电感耦合等离子体质谱仪进行检测，分析其中的无机元素浓度。

进一步地，所述泵设置在所述颗粒物切割器和所述气体置换装置之间，所述泵通过对所述颗粒物切割器进行抽气引导所述待测环境空气进入所述颗粒物切割器并经所述泵进入所述气体置换装置中。

进一步地，所述气体置换装置包括通过所述待测环境空气的流通管道和设置在所述流通管道外侧、用于惰性气体和所述流通管道内的空气进行置换的惰性气体置换管道。

更进一步地，所述惰性气体进入所述惰性气体置换管道后，通过置换膜管和所述流通管道内的空气进行置换，所述惰性气体将所述流通管道内的空气置换完毕，形成所述待测惰性气体样品。

更进一步地，所述置换装置中还包括得到所需要流量的空气样品的分流装置。更进一步地，所述惰性气体置换管道包括用于惰性气体进入的置换入口和用于惰性气体排出的置换出口，所述流通管道包括所述待测环境空气的入口和所述待测惰性气体样品排出的出口。

更进一步地，所述流通管道为圆形管道，所述置换管道为设置在所述流通管道外侧的圆形管道。

进一步地，所述惰性气体为氩气。

进一步地，所述电感耦合等离子体质谱仪和所述气体置换装置之间还设置有切换阀，所述切换阀另一路联结用于对仪器进行标定的标准溶液气化装置。

进一步地，所述方法中还包括控制整个测量流程实现自动进行、实现实时在线监测的控制系统。

本发明还提供了对应的环境空气颗粒物中无机元素在线监测设备，包括颗粒物切割器，用于将待测环境空气样品引导入所述颗粒物切割器的泵，通过所述待测环境空气样品并将所述待测环境空气样品置换为惰性气体样品的气体置换装置，用于对所述惰性气体样品进行检测的电感耦合等离子体质谱仪，以及用于对所述电感耦合等离子体质谱仪进行标定的标准溶液气化装置，以及用于标定过程和正常监测过程进行切换的切换阀。

整个流程简介说明如下：

在泵的动力作用下，环境空气以经过颗粒物切割器，得到含有所需要粒径颗粒物的空气样品，进入气体置换装置，含有颗粒物的空气样品，通过气体置换装置内部的分流装置，得到所需要流量的空气样品，含有颗粒物的空气样品在气体置换装置内部，空气被置换成惰性气体，如氩气，得到含有颗粒物的氩气样品，含有颗粒物的氩气样品经过切换阀，进入电感耦合等离体子质谱仪进行检测，分析其中的无机元素浓度；在切换阀的另一路前端，有标准溶液气化装置，标准溶液气化装置，将标准溶液气化成含有标准金属颗粒的氩气样品，通过切换阀进入电感耦合等离体子质谱仪，对仪器进行标定，整个过程通过控制系统，控制整个测量流程实现自动进行，实现实时在线监测。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的原理示意图；

图2是本发明其中气体置换装置外部结构实施例的原理示意图；

图3是本发明其中气体置换装置内部结构实施例的原理示意图；

其中，1颗粒物切割器，2气体置换装置，2-1入口，2-2置换出口，2-3置换膜管，2-5置换入口，2-6出口，3泵，4分流装置，5标准溶液气化装置，6切换阀，7电感耦合等离子体质谱仪，8控制系统，A含颗粒物的空气样品，B含颗粒物的惰性气体样品。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“联结”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定联结，一体地联结，也可以是可拆卸联结；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；“配合”可以是面与面的配合，也可以是点与面或线与面的配合，也包括孔轴的配合，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参照附图来描述本发明的方法和设备，其中图1是本发明一个实施例的原理示意图；图2是本发明其中气体置换装置外部结构实施例的原理示意图；

图3是本发明其中气体置换装置内部结构实施例的原理示意图。

如图1-3所示，根据本发明的实施例，一种环境空气颗粒物中无机元素在线监测的方法：使用泵将待测环境空气抽取到颗粒物切割器中，获取含有所需粒径颗粒物的空气样品，并输送至气体置换装置中，在所述气体置换装置中，将通道中待测环境空气中的空气置换为惰性气体，形成含有所需粒径颗粒物的待测惰性气体样品，所述待测惰性气体样品进入电感耦合等离子体质谱仪进行检测，分析其中的无机元素浓度。

根据本发明的实施例，所述泵设置在所述颗粒物切割器和所述气体置换装置之间，所述泵通过对所述颗粒物切割器进行抽气引导所述待测环境空气进入所述颗粒物切割器并经所述泵进入所述气体置换装置中。

根据本发明的实施例，所述气体置换装置包括通过所述待测环境空气的流通管道和设置在所述流通管道外侧、用于惰性气体和所述流通管道内的空气进行置换的惰性气体置换管道。

进一步地，所述惰性气体进入所述惰性气体置换管道后，通过置换膜管和所述流通管道内的空气进行置换，所述惰性气体将所述流通管道内的空气置换完毕，形成所述待测惰性气体样品。

进一步地，所述置换装置中还包括得到所需要流量的空气样品的分流装置。

进一步地，所述惰性气体置换管道包括用于惰性气体进入的置换入口和用于惰性气体排出的置换出口，所述流通管道包括所述待测环境空气的入口和所述待测惰性气体样品排出的出口。

进一步地，所述流通管道为圆形管道，所述置换管道为设置在所述流通管道外侧的圆形管道。

根据本发明的一个实施例，所述惰性气体为氩气。

根据本发明的一个实施例，所述电感耦合等离子体质谱仪和所述气体置换装置之间还设置有切换阀，所述切换阀另一路联结用于对仪器进行标定的标准溶液气化装置。

根据本发明的实施例，所述方法中还包括控制整个测量流程实现自动进行、实现实时在线监测的控制系统。

本发明还提供了一种对应的环境空气颗粒物中无机元素在线监测设备，包括颗粒物切割器，用于将待测环境空气样品引导入所述颗粒物切割器的泵，通过所述待测环境空气样品并将所述待测环境空气样品置换为惰性气体样品的气体置换装置，用于对所述惰性气体样品进行检测的电感耦合等离子体质谱仪，以及用于对所述电感耦合等离子体质谱仪进行标定的标准溶液气化装置，以及用于标定过程和正常监测过程进行切换的切换阀。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。