CN101464232A - 废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废气排放管道中半挥发性有机物(SVOC)的采样技术方法，利用等速采样原理，分别用滤筒、液体收集瓶和吸附剂来收集废气排放管道中的SVOC样品，其结构主要由采样装置和等速采样器主机两大部分组成；采样装置由皮托管、温度传感器、湿度传感器、滤筒、加热保温装置、冷凝装置、液体收集瓶、吸附罐、吸附剂等部分组成，采样时将采样装置***废气排放管道中，由等速采样器中的微处理器跟踪采样点的废气排放流速，保持等速采样条件来达到等速采样的目的，废气排放管道中颗粒态的SVOC样品被采集在滤筒中，蒸汽态SVOC样品经冷凝结露后流入液体收集瓶中，气相态的SVOC样品被吸附罐中的吸附剂收集，其余气体经等速采样器被抽气泵排至大气，采样结束后，将采集在滤筒、液体收集瓶和吸附罐(吸附剂)中的样品送化验室分析。

Description

废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法

技术领域

本发明涉及一种废气排放管道中半挥发性有机物采样方法。

背景技术

烟道、工业废气排放管道、垃圾焚烧炉废气排放管道等(以下均简称废气排放管道)排出的废气中，包含半挥发性有机物(以下简称SVOC)。其中包括多环芳烃类(PAHs)有机氯农药、有机磷农药、多氯联苯、多氯、二苯并呋喃、酞酸脂类等，它们主要以气相态、蒸汽态和颗粒态形式存在，其中2-3环PAHs主要存在于气相中，5-6环PAHs主要存在于颗粒物中(吸附在颗粒物的表面上)，介于两者之间的PAHs在气相和固相中均有分布，是气相和颗粒物的混合体。目前我国现行的标准和方法仅对PAHs中的苯并(a)芘的采样方法进行了规定，其采样方法是将废气排放管道中的苯并(a)芘样品采集到滤筒上。但由于SVOC种类繁多，并在废气中有较大分布，研究表明，用烟尘采样器采集在滤筒上的PAHs样品仅是废气排放中PAHs的10％～30％，4环以下的PAHs多以气态形式穿过滤筒而不能被滤筒采集到，分子量大于252的SVOC可以被采集到滤筒上，分子量小于等于252或3环时，仅以气相态形式存在，基本上不能被滤筒收集到。且采样时，吸附在滤筒上的少部分SVOC样品在采样过程中，也存在因分解、吸附和挥发而从滤筒中丢失。而废气中的气相态的SVOC由于分子量小，仅用滤筒是采集不到的，因此仅采集和分析滤筒上的颗粒物中的SVOC样品并不能真正反映和了解到废气中SVOC的实际污染排放量和状况。所以需要新的采样技术方法，能同时采集废气排放中的气相态、蒸汽态和颗粒态的SVOC样品，这也是本发明要解决的问题。

表1 我国国家标准中废气中PAHs的采样和分析方法简介

发明内容

本发明的内容是要提供一种废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，用于采集废气排放管道中的SVOC样品。其采样技术方法的特征是：利用等速采样方法，分别用滤筒、吸附剂、和液体收集瓶来收集废气排放管道中的颗粒态、气相态和蒸汽态的SVOC样品。采样结束后，将采集在滤筒、吸附罐(吸附剂)和液体收集瓶中的样品送化验室分析。根据本采样技术方法设计的SVOC采样装置由SVOC采样装置和等速采样器主机(国内有崂山应用所、青岛电子仪器厂等厂家生产，因等速采样器主机不是本发明保护范围，故不在此详细介绍)两部分组成。SVOC采样装置，由采样咀、滤筒、采样管道、加热保温装置、温度控制器、冷凝装置、液体收集瓶、吸附罐、皮托管、温度传感器等部分构成。等速采样器主机主要由干燥瓶、流量传感器、流量调节装置、抽气泵、显示屏、操作键盘、打印机、微处理器、湿度传感器、温度传感器、皮托管等构成。采样时，将皮托管、温度传感器、采样管、湿度传感器由采样口***废气排放管道中，将采样装置的采样嘴正对气流方向，按等速采样要求开机采样后，采样器主机的微处理器根据由皮托管检测到的废气排放管道中的动压、静压、全压信号，温度传感器检测到的温度信号、湿度传感器检测到的湿度信号和废气排放管道内径面积等数据自动计算出废气排放管道中气体的流速、流量(即需等速采样的流量)值，并与流量传感器检测到的抽气泵的采样流量进行比较，计算出相应的控制信号，由微处理器发出指令信号给控制电路调整抽气泵的转速，使抽气泵的实际采样流量与微处理器计算出的等速采样流量(流速)相等，控制电路将执行结果反馈回微处理机中由微处理器再比较分析，如此操作反复运行，即可自动跟踪采样点的废气流速变化，保持等速采样条件。并可将测试内容在屏幕上显示或通过打印机打印。为防止从废气排放管道中抽出的气体在经过冷凝装置前被降温冷凝，导致SVOC样品被冷凝水吸附，造成采样误差，需将冷凝装置前的气路管道加热保温。在采样过程中，颗粒态的SVOC样品被采集在滤筒中；气态和蒸汽态的SVOC样品通过被加热保温的采样管道后，蒸汽态的SVOC样品被冷凝装置瞬间冷凝变成液态后流进液体收集瓶中；气相态的SVOC样品经采样管道后进入装有吸附剂的吸附罐内，被吸附剂吸附。剩余气体经等速采样器被排至大气。本发明中的加热保温装置给采样管加热时可采用电加热管(或用热传导好的装置将废气排放管道中的热量传至加热保温装置)对管道进行加热保温，冷凝装置可以采用半导体冷凝器(或其他制冷装置)，对流经的气体进行瞬间冷却，当采用电加热管和半导体冷凝器时，须用36V安全电压，以保证操作人员的人身安全。根据本采样技术方法设计而成的SVOC采样装置，一般将采样用的滤筒和吸附罐(吸附剂)及液体收集瓶串联在气路中的，其顺序一般是滤筒在前位，液体收集瓶居中，吸附罐(吸附剂)在后位，但也可以将吸附罐(吸附剂)放在液体收集瓶的前位，滤筒放在后位。为了更方便的采集气相态的SVOC样品，一般是将吸附剂放在吸附罐内，吸附剂的材料种类需根据被采集样品的物理、化学性质而定，可选用活性炭、ADX-2、PUF等固态或液态材料，因此吸附罐的设计需要满足以下条件：有一个进气口，一个出气口，中间要设计成一个(或多个带小孔或微孔)的空气通道，使气体可流入、流出。简单设计的吸附罐可以是一个杯状物，内部可装入吸附剂，上端有可进气的通道，下端底部(或周边)有气体可流出的通道。在底部(或周边)有空气通道应保证吸附罐内的吸附剂不会漏出，采集PAHs的吸附罐一般可以用玻璃圆管和由玻璃砂芯(带有许多小孔或微孔的玻璃制品)制成的孔板组合而成，把孔板烧结在玻璃圆管的中间或下部，其中可以装入吸附剂，当使用颗粒状ADX-2吸附剂时，孔板的孔径应保证不能使ADX-2漏掉，但又要保证气体可以从砂芯中漏出。上述结构的材料也可用金属、四氟乙烯等代替，孔板还可以用不锈钢粉末或其它粉末状材料烧结、压接或粘接加工而成，在吸附罐底部或周边带有若干微孔(或部分带微孔、小孔)。为了保证吸附罐不被人为或环境污染，一般在吸附罐外面增加一个外罩，吸附罐上端面用密封垫与上端盖连接，下端面通过下密封垫与下端盖密封连接，通过上压环和下压环与外罩连成一体。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括采样装置和等速采样器主机，采样装置包括采样咀、皮托管、温度传感器、湿度传感器、冷凝装置、散热器、风扇、采样咀、采样弯管、滤筒、加热装置、温度控制器、液体收集瓶、吸附剂、吸附罐、出气口、外罩、手柄、电源线、等速采样器，其特征是废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法是采用等速采样的原理将废气排放管道中的颗粒态、蒸汽态、气相态的SVOC样品分别收集在滤筒、液体收集瓶和吸附罐中的吸附剂中。在气路中的冷凝装置能在瞬间将通过的蒸汽态、气相态SVOC样品冷却，蒸汽态的SVOC样品变为液体流入液体收集瓶中，在冷凝装置的前段采样气路带有加热保温装置，以防止蒸汽态的SVOC样品因降温而产生冷凝现象，并避免气相态样品被冷凝水吸附。装有吸附剂的吸附罐串接在气路中。采集废气排放管道中的SVOC样品时，将SVOC采样装置根据采样要求***废气排放管道中，采样装置的出气口和皮托管用胶管与带有等速采样功能的采样器相接，在采样器的等速抽气作用下，废气排放管道中的颗粒态的SVOC样品被串联在气路中的滤筒收集，蒸汽态和气相态的SVOC样品在经过冷凝装置前段的管道时被加热保温，至冷凝装置时被瞬间冷凝，蒸汽态的SVOC样品被冷凝后变成液体被收集在液体收集瓶中，气相态的SVOC样品被装在吸附罐中的吸附剂吸附采集，剩余气体由出气口等速进入采样器主机中被排至大气。

本发明具有以下优点：(1)从滤筒2上漏掉的气相态、蒸汽态、颗粒态SVOC样品能被吸附罐9中的吸附剂10有效地捕集到。(2)吸附罐9体积小，萃取样本方便。(3)加热保温管能防止蒸汽态、气相态样品被冷凝或吸附。(4)用液体收集瓶收集到了蒸汽态SVOC样品。将采样装置***废气排放管道中，在采样器的等速抽气作用下，废气排放管道中的部分颗粒态SVOC样品被滤筒收集，蒸汽态和气相态的SVOC样品经过带有加热保温装置的气路管道时被加热保温后，在到达冷凝装置时被瞬间冷却，蒸汽态的SVOC样品变成液体流入液体收集瓶中，气相态的SVOC样品在经过装有吸附剂的吸附罐后被吸附剂吸附，其余气体经出气口被等速采样器主机的抽气动力排至大气。

发明的具体构成由以下实例及附图给出。

附图说明

图1是本发明废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法的结构原理示意图。

1—采样管、2—滤筒、3—加热保温管、4—温度控制器、5—冷凝装置、6—液体收集瓶、7—吸附罐、8—等速采样器主机、9—干燥瓶、10—流量传感器、11—流量调节装置、12—抽气泵、13—显示屏、14—操作键盘、15—打印机、16—微处理器、17—湿度传感器、18—温度传感器、19—差压传感器、20—皮托管

图2是根据本发明废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法设计的组合采样装置的结构示意图，采样装置主要由采样气路、皮托管22、温度传感器23三大部分组合而成。

21—采样气路、22—皮托管、23—温度传感器、24—冷凝装置、25—散热器、26—风扇

图3是图2中采样装置气路主要结构示意图(剖视图)。

27—采样咀、28—采样弯管、29—滤筒、30—加热保温装置、31—温度传感器、32—液体收集瓶、33—吸附剂、34—吸附罐、35—出气口、36—外罩、37—手柄、38—电源线

具体实施方法

如图1、图2、图3所示，本实施例中，根据本发明废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法设计的采样装置包括：采样气路21、皮托管22、温度传感器23、冷凝装置24、散热器25、风扇26、采样咀27、采样弯管28、滤筒29、加热装置30、控制器31、液体收集瓶32、吸附剂33、吸附罐34、出气口35、外罩36、手柄37、电源线38，装有吸附剂33的吸附罐34串接在采样气路中，在冷凝装置24前的采样气路带有加热保温装置，在冷凝装置24下方有一个液体收集瓶32串接在气路中。将出气口35、皮托管22、温度传感器23与带有等速采样器主机相接后，将采样装置***废气排放管道中，在等速采样器主机8的等速抽气作用下，废气排放管道中的部分颗粒态SVOC样品被滤筒29收集，蒸汽态和气相态的SVOC样品经过带有加热保温装置30的气路管道时被加热后，在到达冷凝装置24时被瞬间冷却，蒸汽态的SVOC样品变成液体流入液体收集瓶32中，气相态的SVOC样品在经过装有吸附剂33的吸附罐34后被吸附剂33吸附，其余气体经出气口35后，被等速采样器8的抽气泵12排至大气。

Claims (11)

1.一种废气中半挥发性有机物(SVOC)的采样技术方法，其特征在于利用等速采样原理，分别用滤筒2、吸附剂33和液体收集瓶6来收集废气排放管道中的SVOC样品，其结构主要由采样装置和等速采样器8两大部分组成；采样装置由皮托管20、温度传感器18、湿度传感器17、滤筒2、加热保温装置3、冷凝装置5、液体收集瓶6、吸附罐34、吸附剂33部分组成，采样时将采样装置***废气排放管道中，由等速采样器8中的微处理器根据皮托管20、温度传感器18、湿度传感器17检测到的信号及测定的横截面积计算出废气排放管道中的流速(流量)值，并与等速采样器8中检测到的流量计的流量(信号)值相比较，控制抽气泵的转速，达到等速采样的目的，废气排放管道中的SVOC样品进入采样装置后，颗粒态的样品被采集在滤筒2中，气体经过冷凝装置5时被瞬间降温，蒸汽态的SVOC样品冷凝结露后，流入液体收集瓶6中，气相态的SVOC样品被吸附罐34中的吸附剂33收集，其余气体经等速采样器被抽气泵12排至大气，加热保温装置3的作用是为防止冷凝装置5前管道中的蒸汽态样品被降温冷凝结露，和气相态SVOC样品被结露后的冷凝水吸附。

2.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征在于采样装置中包含采样咀27、滤筒2采样弯管28、加热保温管3、温度控制器4、冷凝装置5、液体收集瓶6、吸附罐34、等速采样器8、皮托管20、温度传感器18、散热器25、风扇26、手柄27、出气口37、电源线38，且滤筒2、液体收集瓶6、吸附罐34串联在采样气路***中，皮托管20、温度传感器18与采样气路***组合在一起。

3.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是皮托管20、温度传感器18与采样气路***组合在一起，采样方式(方法)采用等速采样原理，采样气路中包括滤筒2、液体收集瓶6、加热保温管3、冷凝装置5、吸附罐34，吸附罐34中装有吸附剂33，吸附剂33的材料可以选用活性炭、AXD-2、PUF等能吸附SVOC的材料。

4.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是采样装置由皮托管20、温度传感器18和采样气路***组合而成。

5.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是采样气路***中，由滤筒2、加热保温管3、冷凝装置5、液体收集瓶6、吸附罐34构成，吸附罐34中装有能吸附SVOC的吸附剂33。

6.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是吸附罐34是用玻璃制成的柱状物，其上、下两端是敞口的，在内部其中一个横截面上设计了一个用玻璃砂芯做成的孔板(砂芯上有许多通气孔)，将吸附罐34隔成两个区间，其中一个区间用来装吸附剂33，在抽气泵12作用下，气体可以通过装有吸附剂33的区间和孔板进入另一个区间。

7.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是吸附罐34是一个中空的柱状物，在其中一个横截面上，设计了一个带有若干小孔制成的孔板安放在吸附罐34内，将吸附罐34隔成两个区间。其中一个区间可以用来装吸附剂33。

8.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是内装一个吸附罐34，吸附罐34上端面用上密封垫与上端盖连接，下端面通过下密封垫与下端盖密封连接，通过上压环和下压环与外罩连接成一体。

9.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是吸附罐34是一个中空的杯状物，内部可盛放吸附剂33，在吸附罐34底部和周边可以有很多小孔(或微孔)，气体可以通过小孔(或微孔)流出。

10.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是吸附罐34可以用不锈钢粉末或其他粉末状材料烧结(或压接、粘接)加工而成的，在底部和周边带有若干微孔(或部分带有微孔、小孔)

11.根据权利要求1所述的废气排放管道中半挥发性有机物采样技术方法，其特征是可以将滤筒2与吸附罐34和吸附剂33集成在一个装置内。

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