CN215066132U - 一种基于caps测氮氧化物的分析仪 - Google Patents
一种基于caps测氮氧化物的分析仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于CAPS测氮氧化物的分析仪,包括:空气输入端、气溶胶过滤器、NO转化管、第一三通电磁阀、光腔衰减相变NO2监测器、零气发生器、质量流量控制器、臭氧发生器、第二三通电磁阀和气体排放出口;气溶胶过滤器输出端分别与NO转化管输入端、第一通道输入口连接,NO转化管输出端与第二通道输入口连接,第一三通电磁阀的输出端与光腔衰减相变NO2监测器连接;零气发生器、质量流量控制器、臭氧发生器依次连接,臭氧发生器输出端与第二三通电磁阀的输入端连接,第一通道出口与气体排放口连接,第二通道出口与NO转化管输入端连接;本实用新型能精准快速切换NO和NO2检测模式,满足不同种类的测试和研究要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及氮氧化物检测技术领域,具体涉及一种基于CAPS测氮氧化物的分析仪。
背景技术
大气氮氧化物NOx来自于自然源(比如土壤、光照等)和人为源(比如燃烧、交通等)的排放,在大气化学反应中具有非常重要的作用,是臭氧(O3)生成前体物,而且会刺激人体呼吸道***,因此研究NOx对消除环境污染及提高人类健康的生存环境有重要意义。现有多种检测NOx的方法,但是均无法达到准确测量,例如:基于溶液吸收的湿化学法(盐酸萘乙二胺分光光度法、鲁米诺法、离子色谱法等)中空气中的多种成分会对NO2的测定产生干扰;化学发光法(CLD)和荧光淬灭法具有需要先把NO2转化成NO才能进行测量,测量过程需要过量有毒试剂(如NO,O3)和真空***,并对温度的依赖性过强,且NO2容易受许多氧化性的氮氧化物干扰,如硝酸气体等;激光诱导荧光法(LIF)具有设备费用高等缺点;差分光学吸收光谱法(DOAS)具有测量气体局限性大和对环境要求高等缺点;可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术具有调谐范围限制可探测的气体种类等缺点、CL-NOx监测器具有不能直接和具体地检测NO2,并存在多项干扰因素。因此,亟需提出一种更优的发生装置和更为有效的定量检测方法。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷与不足,本实用新型提供一种基于CAPS测氮氧化物的分析仪,本实用新型可以直接检测气体样品中的NO和NO2,在保证检测稳定的基础上,本实用新型能够精准快速的切换NO和NO2检测模式,以满足不同种类的测试和研究要求。
为了达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
1、一种基于CAPS测氮氧化物的分析仪,包括:空气输入端、气溶胶过滤器、NO转化管、第一三通电磁阀、光腔衰减相变NO2监测器、零气发生器、质量流量控制器、臭氧发生器、第二三通电磁阀和气体排放出口;
所述第一三通电磁阀设有第一通道输入口、第二通道输入口和输出端;
所述第二三通电磁阀设有输入端、第一通道出口和第二通道出口;
所述空气输入端与气溶胶过滤器输入端连接,所述气溶胶过滤器输出端分别与NO转化管输入端、第一通道输入口连接,所述NO转化管输出端与第二通道输入口连接,所述第一三通电磁阀的输出端与光腔衰减相变NO2监测器连接;
所述零气发生器与质量流量控制器输入端连接,所述质量流量控制器输出端与臭氧发生器输入端连接,所述臭氧发生器输出端与第二三通电磁阀的输入端连接,所述第一通道出口与气体排放口连接,所述第二通道出口与NO转化管输入端连接;
所述气溶胶过滤器用于过滤输入空气中的气溶胶,所述NO转化管用于将气体中的NO转化为NO2,所述光腔衰减相变NO2监测器用于监测定量输入气体中的NO2含量,所述质量流量控制器用于控制输入气体的流速大小。
作为优选的技术方案,所述光腔衰减相变NO2监测器设有自动进样泵,用于定量输入气体。
作为优选的技术方案,还设有三通电磁阀同步切换装置,用于控制第一三通电磁阀与第二三通电磁阀同步切换。
作为优选的技术方案,还设有定时器,所述定时器用于设定三通电磁阀同步切换的时间。
本实用新型与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
(1)本实用新型使用光腔衰减相变(CAPS)技术支撑的二氧化氮分析仪,利用NO2对光的吸收对NO2进行直接检测,不涉及任何转化,无化学干扰,分析更准确,且检测速率快;而且CAPS技术是定量测量NO2技术,测量结果更可靠。
(2)本实用新型采用三通阀进行双通道测量,使环境大气中的NO快速转换成NO2,利用CAPS同时检测NO和NO2(即:NOx),能够精准快速的检测NOx气体的输出浓度,以满足不同种类的测试和研究要求。
(3)本实用新型采用了三通电磁阀同步切换装置切换测量NO和NOx的技术方案,解决了手动切换导致切换时间不精确、测量NO和NOx的时间不平均的技术问题,达到了仪器高度自动化运行的技术效果。
附图说明
图1为本实施例基于CAPS测氮氧化物的分析仪的结构示意图。
其中,1-空气输入端、2-气溶胶过滤器、3-NO转化管、4-第一三通电磁阀、5-光腔衰减相变NO2监测器、6-零气发生器、7-质量流量控制器、8-臭氧发生器、9-第二三通电磁阀、10-气体排放出口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
如图1所示,本实施例提供一种基于CAPS测氮氧化物的分析仪,包括:空气输入端1、气溶胶过滤器2、NO转化管3、第一三通电磁阀4、光腔衰减相变NO2监测器5、零气发生器6、质量流量控制器7、臭氧发生器8、第二三通电磁阀9、气体排放出口10;
其中,气溶胶过滤器用于过滤掉输入空气中的气溶胶,NO转化管用于把气体中的NO转化为NO2,光腔衰减相变NO2监测器用于监测定量输入气体中的NO2含量,质量流量控制器用于控制输入气体的流速大小。
其中,第一三通电磁阀4设有第一通道输入口、第二通道输入口和输出端;
空气输入端1与气溶胶过滤器2输入端连接,气溶胶过滤器2输出端分别与NO转化管3的输入端、第一三通电磁阀4的第一通道输入口连接,NO转化管3的输出端与第一三通电磁阀4的第二通道输入口连接,第一三通电磁阀4的输出端与光腔衰减相变NO2监测器5连接;
零气发生器6与质量流量控制器7的输入端连接,质量流量控制器7的输出端与臭氧发生器8的输入端连接,臭氧发生器8的输出端与第二三通电磁阀9连接,第二三通电磁阀9有两个出口,第一通道出口与气体排放口10相连,第二通道出口与NO转化管3连接;
按上述方式将用CAPS测NOx的***搭建完成,并确保整个***密封性完好(通过光腔衰减相变NO2监测器5的自动进样设备和质量流量控制器8进行一定的流速控制)。
本实施例通过自动切换两种模式来实现同时检测NO和NO2。
模式a:打开第一三通电磁阀4的第一通道输入口和第二三通电磁阀9的第一通道出口,此时第一三通电磁阀4的第二通道输入口和第二三通电磁阀9的第二通道出口自动关闭,环境空气从空气输入端1进入,经气溶胶过滤器2通过第一三通电磁阀4的第一通道输入口进入光腔衰减相变NO2监测器5,通过质量流量控制器7调节零空气的流速,经臭氧生成器8生成的臭氧通过第二三通电磁阀9的第一通道出口排放,***稳定后,通过光腔衰减相变NO2监测器5检测NO2并记录信号,此时检测的NO2是环境样品中真实的NO2(标记为NO2(a))。
模式b:开启第一三通电磁阀4的第二通道输入口和第二三通电磁阀9的第二通道出口,与此同时,第一三通电磁阀4的第一通道输入口和第二三通电磁阀9的第一通道出口自动关闭,环境空气从空气输入端1进入,经气溶胶过滤器2通过NO转化管3进入第一三通电磁阀4的第二通道输入口,然后进入光腔衰减相变NO2监测器5,通过质量流量控制器7调节零空气的流速,零气发生器6进入的零空气经质量流量控制器7通入臭氧生成器8生成臭氧,臭氧通过第二三通电磁阀9的第二通道出口进入NO转化管3进行反应,在此反应中,环境空气中的NO被臭氧氧化成NO2,然后NO转化管3中气体从第一三通电磁阀4的第二通道输入口进入,最后进入光腔衰减相变NO2监测器5。此时通过CAPS检测NO2,此时检测的NO2(b)是环境样品中的NO2(标记为NO2(a))加上NO通过与臭氧反应转化生成的NO2(标记为NO2’),则环境大气中的NO=NO2’=NO2(b)-NO2(a)。
先进行模式a的测量,测定达到设定时间t后,检测***通过第一三通电磁阀4、第二三通电磁阀9的同时自动切换进行模式b的测量,测定固定时间t之后,再变换为模式a,如此进行循环连续测量,从而得到在线的环境大气中NO和NO2的含量,本实施例的时间t就是一次循环的a模式的时间,设置在1-2min;
在本实施例中,打开第一三通电磁阀4的第一通道输入口和第二三通电磁阀9的第一通道出口,此时第一三通电磁阀4的第二通道输入口和第二三通电磁阀9的第二通道出口自动关闭,环境空气从空气输入端1进入,光腔衰减相变NO2监测器5和第一三通电磁阀4的第一通道输入口的流速控制为0.85L/min,质量流量控制器7和第二三通电磁阀9的第一通道出口的流速控制为0.01L/min,等待***待到平衡且稳定的状态,此时是操作***模式a,通过CAPS检测NO2(a),此时检测的NO2(1)是环境样品中真实的NO2。
***稳定后,开启第一三通电磁阀4的第二通道输入口和第二三通电磁阀9的第二通道出口,与此同时,第一三通电磁阀4的第一通道输入口和第二三通电磁阀9的第一通道出口自动关闭,依然通入环境空气1和零空气补给6,光腔衰减相变NO2监测器5和第一三通电磁阀4的第二通道输入口的流速由光腔衰减相变NO2监测器5自带的进样泵控制为0.85L/min,质量流量控制器7和第二三通电磁阀9的第一通道出口的流速控制为0.01L/min,此时是操作***模式b,通过CAPS检测NO2(b),此时检测的NO2是NO转化的NO2’与环境样品中真实的NO2的总和,则环境大气中的NO=NO2’=NO2(b)-NO2(a)。
设计的两种模式通过智能***自动切换,从而实现循环连续在线测量环境大气中NO和NO2的含量。
本实施例利用现有光腔衰减相变二氧化氮分析仪(Cavity Attenuated PhaseShift NO2 Analyzer,简写为CAPS)检测NOx(=NO+NO2),可以直接检测大气环境和实验室产生的NOx气体,用于NOx在线测量方法的建立,监测仪器的检验和标定,以及与NOx有关的大气中不同组分(i.e.,VOCs,O3,和气溶胶等)的物理化学特性及其环境效应的研究。
本实用新型使用光腔衰减相变(CAPS)技术支撑的二氧化氮分析仪,利用NO2对光的吸收对NO2进行直接检测,不涉及任何转化,无化学干扰,分析更准确,且检测速率快;而且CAPS技术是定量测量NO2技术,测量结果更可靠;并且采用三通阀进行双通道测量,使环境大气中的NO快速转换成NO2,利用CAPS同时检测NO和NO2(即:NOx)。本实用新型能够精准快速的检测NOx气体的输出浓度,以满足不同种类的测试和研究要求。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式,但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于CAPS测氮氧化物的分析仪,其特征在于,包括:空气输入端、气溶胶过滤器、NO转化管、第一三通电磁阀、光腔衰减相变NO2监测器、零气发生器、质量流量控制器、臭氧发生器、第二三通电磁阀和气体排放出口;
所述第一三通电磁阀设有第一通道输入口、第二通道输入口和输出端;
所述第二三通电磁阀设有输入端、第一通道出口和第二通道出口;
所述空气输入端与气溶胶过滤器输入端连接,所述气溶胶过滤器输出端分别与NO转化管输入端、第一通道输入口连接,所述NO转化管输出端与第二通道输入口连接,所述第一三通电磁阀的输出端与光腔衰减相变NO2监测器连接;
所述零气发生器与质量流量控制器输入端连接,所述质量流量控制器输出端与臭氧发生器输入端连接,所述臭氧发生器输出端与第二三通电磁阀的输入端连接,所述第一通道出口与气体排放口连接,所述第二通道出口与NO转化管输入端连接;
所述气溶胶过滤器用于过滤输入空气中的气溶胶,所述NO转化管用于将气体中的NO转化为NO2,所述光腔衰减相变NO2监测器用于监测定量输入气体中的NO2含量,所述质量流量控制器用于控制输入气体的流速大小。
2.根据权利要求1所述的基于CAPS测氮氧化物的分析仪,其特征在于,所述光腔衰减相变NO2监测器设有自动进样泵,用于定量输入气体。
3.根据权利要求1所述的基于CAPS测氮氧化物的分析仪,其特征在于,还设有三通电磁阀同步切换装置,用于控制第一三通电磁阀与第二三通电磁阀同步切换。
4.根据权利要求3所述的基于CAPS测氮氧化物的分析仪,其特征在于,还设有定时器,所述定时器用于设定三通电磁阀同步切换的时间。
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CN202121029716.6U CN215066132U (zh) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 一种基于caps测氮氧化物的分析仪 |
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CN116819160A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-09-29 | 中国科学院大气物理研究所 | 直接测量雷击产生大气痕量成分的***及方法 |
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2021
- 2021-05-14 CN CN202121029716.6U patent/CN215066132U/zh active Active
Cited By (2)
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CN116819160A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-09-29 | 中国科学院大气物理研究所 | 直接测量雷击产生大气痕量成分的***及方法 |
CN116819160B (zh) * | 2022-11-14 | 2024-05-31 | 中国科学院大气物理研究所 | 直接测量雷击产生大气痕量成分的***及方法 |
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