CN111189809A - 甲醛检测装置及方法 - Google Patents

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徐文帅
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Abstract

本发明提供了甲醛检测装置及方法，甲醛检测方法包括步骤：(A1)气体通入吸收模块，气体中的甲醛被吸收剂吸收；(A2)利用第一泵将吸收模块内含有甲醛的液体输送到第一气液分离模块；(A3)利用第二泵将第一气液分离模块内气液分离后的液体输送到反应模块，含有甲醛的液体和试剂反应；所述第二泵的工作相位
Figure DDA0002352796230000011
和第一泵的工作相位
Figure DDA0002352796230000012
关系是：
Figure DDA0002352796230000013
k∈z；(A3)所述反应模块内的反应液体输送到第二气液分离模块；(A4)利用第三泵将所述第二气液分离模块内气液分离后的液体输送到检测池。本发明具有检出限低、无需数据处理等优点。

Description

甲醛检测装置及方法
技术领域
本发明涉及甲烷检测，特别涉及甲醛检测装置及方法。
背景技术
目前，在线监测空气中甲醛的原理为汉奇反应原理，如下反应式所示，1mol的甲醛与2mol的Hantzsch试剂进行反应，生成1mol的3,5-二乙酰基-1,4-二氢二甲基吡啶(DDL)物质：
Figure BDA0002352796210000011
通过UV-LED光源在特定的波长下激发，由PMT在特定的波长探测，通过不断测定荧光信号强度来实现甲醛浓度的在线监测。
图1示意性地给出了现有技术中采用的利用上述检测远离的甲醛检测装置，如图1所示，甲醛检测装置包括吸收模块、反应模块和检测池，含有甲醛的气体被吸收模块吸收，之后送反应模块内反应，最后送检测池检测。该甲醛检测装置具有的不足主要在于：检测限高，仅有150ppt。为了解决检出限高的问题，通常采用以下方法：
增加滑动平均次数，降低信号波动，降低检出限。
但，即使采用上述滑动平均的方法，检出限也仅能做到100ppt。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种甲醛检测装置，达到了检出限低的发明目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
甲醛检测装置，所述甲醛检测装置包括吸收模块、反应模块、检测池及检测单元；所述甲醛检测装置还包括：
第一泵，所述第一泵将所述吸收模块内的液体输送到第一气液分离模块；
第一气液分离模块，进入所述第一气液分离模块发生气液分离；
第二泵，所述第二泵将所述第一气液分离模块内的液体输送到所述反应模块；
第二气液分离模块，进入所述第二气液分离模块发生气液分离；
第三泵，所述第三泵将所述第二气液分离模块内的液体输送到所述反应模块。
本发明的目的还在于提供了检测限低的甲醛检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
甲醛检测方法，所述甲醛检测方法包括以下步骤：
(A1)气体通入吸收模块，气体中的甲醛被吸收剂吸收；
(A2)利用第一泵将吸收模块内含有甲醛的液体输送到第一气液分离模块；
(A3)利用第二泵将第一气液分离模块内气液分离后的液体输送到反应模块，含有甲醛的液体和试剂反应；
所述第二泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000021
和第一泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000022
关系是：
Figure BDA0002352796210000023
(A3)所述反应模块内的反应液体输送到第二气液分离模块；
(A4)利用第三泵将所述第二气液分离模块内气液分离后的液体输送到检测池。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
申请人通过理论分析和实验验证发现：鉴于现有技术中蠕动泵的使用，使得进入反应模块的参与汉奇反应的甲醛的物质的量存在波动，进一步使得产生的荧光产物DDL的量也会发生波动，导致荧光信号存在较大的波动，直接影响了整个检测的检出限。鉴于此，申请人提出了本专利申请的解决方案，并达到如下效果
1.检测限低；
增加了第一气液分离模块和第二气液分离模块，并通过泵的控制，使得第一泵和第二泵的工作不同，也即使得第一泵和第二泵引起的流量波动完全同步，使得进入反应模块的液体量准确，进而降低了检出限；
实验结果表明，检出限可以达到50ppt或更低；
2.可以无需增加滑动平均次数，保证了数据的真实性。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据现有技术的甲烷检测装置的结构简图；
图2根据本发明实施例的甲醛检测装置的结构简图。
具体实施方式
图2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图2示意性地给出了本发明实施例的甲醛检测装置的结构简图，如图2所示，所述甲醛检测装置包括：
吸收模块、反应模块、检测池和检测单元，这些单元均是本领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；
第一泵，如蠕动泵，所述第一泵将所述吸收模块内的液体输送到第一气液分离模块；
第一气液分离模块，进入所述第一气液分离模块发生气液分离；
第二泵，如蠕动泵，所述第二泵将所述第一气液分离模块内的液体输送到所述反应模块；
第二气液分离模块，进入所述第二气液分离模块发生气液分离；
第三泵，如蠕动泵，所述第三泵将所述第二气液分离模块内的液体输送到所述反应模块。
为了降低成本以及保持各个泵工作方式的一致性，进一步地，所述第一泵、第二泵和第三泵是同一个泵如蠕动泵的不同通道。
为了准确计量进入反应模块的试剂的量，进一步地，所述甲醛检测装置还包括：
第四泵，Hantzsch试剂通过第四泵输送到所述反应模块。
本发明实施例还给出了应用上述甲醛检测装置的甲醛检测方法，所述甲醛检测方法包括以下步骤：
(A1)气体通入吸收模块，气体中的甲醛被吸收剂吸收；吸收剂是本领域的现有技术，具体在此不再赘述；
(A2)利用第一泵将吸收模块内含有甲醛的液体输送到第一气液分离模块；
(A3)利用第二泵将第一气液分离模块内气液分离后的液体输送到反应模块，含有甲醛的液体和试剂反应；
所述第二泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000041
和第一泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000042
关系是：
Figure BDA0002352796210000043
(A3)所述反应模块内的反应液体输送到第二气液分离模块；气液分离模块是本领域的现有技术，具体在此不再赘述；
(A4)利用第三泵将所述第二气液分离模块内气液分离后的液体输送到检测池；
(A5)光源发出的激发光射入检测池内的液体，利用检测器获得液体发出的光，经分析后，获得气体中甲醛含量。
为了使所述第一气液分离模块内没有积液，同时，不至于有过多的气体进入反应模块内，进一步地，所述第二泵的流量F2和所述第一泵的流量F1关系是：
30μL/min≤F2-F1≤200μL/min；
为了使所述第二气液分离模块内有积液，同时，不至于有过多积液残留在第二气液分离模块内，进一步地，所述第三泵的流量F3和所述第一泵的流量F1、试剂流量F4关系是：
F3-F4＜F1，如0.91·F1＜F3-F4＜0.98·F1，从而保证第二气液分离模块内具有少量积液；
为了增加甲醛计量的准确性，进一步地，所述第一气液分离模块内无积液，所述第二气液分离模块内具有积液。
实施例2：
根据本发明实施例1的甲醛检测装置及方法的应用例。
在该应用例中，如图2所示，第一泵、第二泵和第三泵采用同一个蠕动泵的不同通道，使得第一泵、第二泵和第三泵的工作完全同步，也即，第二泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000051
和第一泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000052
关系是：
Figure BDA0002352796210000053
利用蠕动泵(第四泵)计量进入反应模块的汉奇试剂的量。
本应用例的甲醛检测方法，所述甲醛检测方法包括以下步骤：
(A1)气体通入吸收模块，气体中的甲醛被吸收剂吸收；
(A2)利用第一泵将吸收模块内含有甲醛的液体输送到第一气液分离模块；
(A3)利用第二泵将第一气液分离模块内气液分离后的液体输送到反应模块，含有甲醛的液体和试剂反应；汉奇试剂通过第四泵输送到反应模块内；
所述第二泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000054
和第一泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000055
关系是：
Figure BDA0002352796210000061
所述第二泵的流量F2和所述第一泵的流量F1关系是：
30μL/min≤F2-F1≤200μL/min，如第二泵和第一泵间的流量差为30μL/min、80μL/min、140μL/min、200μL/min，从而保证第一气液分离模块内没有积液，但同时，不会有过多气体通过第二泵进入反应模块内；
(A3)所述反应模块内的反应液体输送到第二气液分离模块；
(A4)利用第三泵将所述第二气液分离模块内气液分离后的液体输送到检测池；
所述第三泵的流量F3和所述第一泵的流量F1、试剂流量F4关系是：
F3-F4＜F1，如0.91·F1＜F3-F4＜0.98·F1，如F3-F4＝0.91·F1、0.93·F1、0.95·F1、0.98·F1，从而保证第二气液分离模块内具有少量积液；
(A5)光源发出的激发光射入检测池内的液体，利用检测器获得液体发出的光，经分析后，获得气体中甲醛含量；
结果表明，甲醛的检出限能达到40ppt。
实施例3：
根据本发明实施例1的甲醛检测装置及方法的应用例，与实施例2不同的是：
第一泵、第二泵和第三泵采用不同的泵，三均采用蠕动泵，通过控制第一泵、第二泵和第三泵(蠕动泵的控制方法是本领域的现有技术，具体方法在此不再赘述)，使得仍然满足：
所述第二泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000062
和第一泵的工作相位
Figure BDA0002352796210000063
关系是：
Figure BDA0002352796210000064
所述第二泵的流量F2和所述第一泵的流量F1关系是：
30μL/min≤F2-F1≤200μL/min；
所述第三泵的流量F3和所述第一泵的流量F1、试剂流量F4关系是：
F3-F4＜F1，特别是0.91·F1＜F3-F4＜0.98·F1。
实施例4：
根据本发明实施例1的甲醛检测装置及方法的应用例，与实施例2不同的是：
对检测单元得到的数据进行多次滑动平均，降低了信号拨动，进一步降低了检出限，结果表明，甲醛的检出限能达到38ppt。
当然，采用多次滑动平均后，数据的实时性变差；也即，牺牲了数据实时性，换来了检出限的进一步降低。
上述实施例仅是示例性地给出了采用泵采用蠕动泵，，当然还可以是其它高精度泵，如隔膜泵。

Claims (10)

1.甲醛检测装置，所述甲醛检测装置包括吸收模块、反应模块、检测池及检测单元；其特征在于：所述甲醛检测装置还包括：
第一泵，所述第一泵将所述吸收模块内的液体输送到第一气液分离模块；
第一气液分离模块，进入所述第一气液分离模块发生气液分离；
第二泵，所述第二泵将所述第一气液分离模块内的液体输送到所述反应模块；
第二气液分离模块，进入所述第二气液分离模块发生气液分离；
第三泵，所述第三泵将所述第二气液分离模块内的液体输送到所述反应模块。
2.根据权利要求1所述的甲醛检测装置，其特征在于：所述第一泵、第二泵和第三泵是同一个泵的不同通道。
3.根据权利要求1所述的甲醛检测装置，其特征在于：所述同一个泵为蠕动泵。
4.根据权利要求1所述的甲醛检测装置，其特征在于：所述甲醛检测装置还包括：
第四泵，Hantzsch试剂通过第四泵输送到所述反应模块。
5.甲醛检测方法，所述甲醛检测方法包括以下步骤：
(A1)气体通入吸收模块，气体中的甲醛被吸收剂吸收；
(A2)利用第一泵将吸收模块内含有甲醛的液体输送到第一气液分离模块；
(A3)利用第二泵将第一气液分离模块内气液分离后的液体输送到反应模块，含有甲醛的液体和试剂反应；
所述第二泵的工作相位
Figure FDA0002352796200000011
和第一泵的工作相位
Figure FDA0002352796200000012
关系是：
Figure FDA0002352796200000013
k∈z；
(A3)所述反应模块内的反应液体输送到第二气液分离模块；
(A4)利用第三泵将所述第二气液分离模块内气液分离后的液体输送到检测池。
6.根据权利要求5所述的甲醛检测方法，其特征在于：所述甲醛检测方法还包括以下步骤：
(A5)光源发出的激发光射入检测池内的液体，利用检测器获得液体发出的光，经分析后，获得气体中甲醛含量。
7.根据权利要求5所述的甲醛检测方法，其特征在于：所述第二泵的流量F2和所述第一泵的流量F1关系是：
30μL/min≤F2-F1≤200μL/min。
8.根据权利要求5所述的甲醛检测方法，其特征在于：所述第三泵的流量F3和所述第一泵的流量F1、试剂流量F4关系是：
F3-F4＜F1。
9.根据权利要求8所述的甲醛检测方法，其特征在于：所述第三泵的流量F3和所述第一泵的流量F1、试剂流量F4关系是：
0.91·F1＜F3-F4＜0.98·F1。
10.根据权利要求5所述的甲醛检测方法，其特征在于：所述第一气液分离模块内无积液，所述第二气液分离模块内具有积液。
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