CN209132077U - 辅助voc脱附富集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种辅助VOC脱附富集装置，吸附管(3)包括吸附管入口(301)、吸附管出口(302)；膜进样装置(5)包括膜进样入口(501)、膜进样出口(504)；样品加热室(1)的气体出口连接至吸附管(3)的吸附管入口(301)，吸附管(3)的吸附管出口(302)连接至膜进样装置(5)的膜进样入口(501)，膜进样装置(5)的膜进样出口(504)连接至气泵(6)的抽气口。本实用新型利用吸附管和膜进样装置的串联作用，使进入质谱室的挥发性有机物样品浓度大大提高，且本实用新型提供的辅助VOC脱附富集装置，结构小型化，易于移植安装。

Description

辅助VOC脱附富集装置

技术领域

本实用新型涉及质谱分析进样预处理装置，具体地，涉及辅助VOC脱附富集装置。尤其是一种辅助固体、液体VOC脱附富集装置。

背景技术

含有挥发性有机化合物VOC致病致癌，严重影响人体身体健康，污染环境。固体、液体VOC附着在固体、液体表面，且VOC挥发的浓度很低，需采用脱附装置、富集装置将VOC从固体、液体表面分离出来。

传统的VOC脱附富集装置采用单一的技术手段，例如在吸附管中填充吸附剂进行富集。固定的吸附剂只能吸附特定的有机物，限制了VOC有机化合物的富集范围，往往富集效果比较差。也有一些VOC脱附富集装置采用多种方式进行，但体积比较大，无法适应于主流的质谱仪器。例如专利文献CN106512648A，其公开了一种VOCs富集装置，包括循环流化床装置和脱附装置，循环流化床装置上设置有低浓度VOCs混合气进口、吸附剂进口、净化气出口以及固相料出口；脱附装置上设置有待脱附进口、流化气进口及富集气出口，持脱附进口与固相料出口连通。

传统的VOC脱附富集装置富集的VOC浓度较小，且体积庞大，不利于移植安装。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种辅助VOC脱附富集装置。

根据本实用新型提供的一种辅助VOC脱附富集装置，包括样品加热室、吸附管、膜进样装置、气泵；

样品加热室、吸附管、膜进样装置、气泵依次连接；

吸附管包括吸附管入口、吸附管出口；

膜进样装置包括膜进样入口、膜进样出口；

样品加热室的气体出口连接至吸附管的吸附管入口，吸附管的吸附管出口连接至膜进样装置的膜进样入口，膜进样装置的膜进样出口连接至气泵的抽气口。

优选地，所述吸附管包括吸附管体；

吸附管入口、吸附管出口分别设置在吸附管体的两端；所述吸附管体的两端填充有石英棉；

吸附管体内设置有吸附腔体；所述吸附腔体内填充有吸附材料；

吸附管体设置有缠绕的加热丝。

优选地，所述膜进样装置包括膜进样腔室、膜进样富集气出口、膜支架、片状膜；

膜进样腔室被片状膜分隔为第一腔室、第二腔室；片状膜设置在膜支架上；

膜进样入口、膜进样出口分别设置在第一腔室的两端；

第二腔室设置有膜进样富集气出口。

优选地，样品加热室包括样品腔、样品瓶、样品瓶座、加热棒、温度传感器；

样品腔包括样品腔体、样品腔盖；样品腔体和样品腔盖可拆卸连接或者活动连接；样品腔盖能够在打开位置和封闭位置之间活动；

当位于打开位置时，样品腔体开口敞开，样品腔盖与样品腔体全部分离或部分分离；

当位于密封位置时，样品腔体开口被样品腔盖密封遮蔽闭合；

所述加热棒安装在样品腔底部对应的安装孔中，所述温度传感器安装于样品腔底部，与加热棒相邻；

优选地，样品加热室包括腔盖锁、把手、活动折页；

腔盖锁设置在样品腔体上；把手设置在样品腔盖的一端，活动折页设置在样品腔盖的另一端的底部；

把手能够使腔盖锁处于开启或锁住状态；

当腔盖锁处于开启状态时，样品腔盖能够打开；

当腔盖锁处于锁住状态时，样品腔盖不能打开。

优选地，样品加热室包括密封圈、绝缘套盖，密封圈设置在样品腔体外部与样品腔盖的连接处，绝缘套盖包裹在样品腔的外部。

优选地，所述绝缘套盖包括下绝缘套盖件、上绝缘套盖件；

下绝缘套盖件、上绝缘套盖件分别设置在样品加热室的两个面上。

优选地，包括毛细管；

所述毛细管包括毛细管体、毛细管转接头；

毛细管转接头安装于样品腔的顶端，毛细管转接头的一端连接样品加热室的气体出口，毛细管转接头的另一端连接毛细管体；样品加热室、吸附管、膜进样装置、气泵通过所述毛细管体依次连接。

优选地，所述膜进样腔室中的第一腔室位于第二腔室的下方或者旁侧。

优选地，加热丝、加热棒，通过不同的供电回路供电。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、小型化，易于移植安装，适合不同质谱仪器的进样预处理。

2、吸附管和膜进样装置串联使用，使不能被吸附管有效富集的有机组分被膜进样富集，避免流失；同时吸附管加热解吸产生大量富集的有机组分，增加了膜进样装置入口处的浓度，提高了进样效率；

3、密闭的加热空间，加快了固体、液体表面挥发性有机物的脱附，同时避免了挥发性有机物扩散至外界大气中，降低了分析样品成分的流失。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为辅助VOC脱附富集装置的结构示意图；

图2为辅助VOC脱附富集装置中样品加热室的剖视图；

图3为辅助VOC脱附富集装置中样品加热室的局部剖视图；

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供的一种辅助VOC脱附富集装置，包括样品加热室1、吸附管3、膜进样装置5、气泵6，样品加热室1、吸附管3、膜进样装置5、气泵6依次连接；吸附管3包括吸附管入口301、吸附管出口302；膜进样装置5包括膜进样入口501、膜进样出口504；样品加热室1的气体出口连接至吸附管3的吸附管入口301，吸附管3的吸附管出口302连接至膜进样装置5的膜进样入口501，膜进样装置5的膜进样出口504连接至气泵6的抽气口。具体地，如图1所示，所述吸附管3包括吸附管体303；吸附管入口301、吸附管出口302分别设置在吸附管体303的两端；所述吸附管体303的两端填充有石英棉；吸附管体303内设置有吸附腔体；所述吸附腔体内填充有吸附材料；吸附管体303设置有缠绕的加热丝4。在优选例中，加热丝可以设置在吸附管体303的内壁上或者吸附腔体的外壁上，还可以是吸附腔体的体壁夹层中。所述吸附管实现样品的富集通过吸附过程和热解吸过程。吸附过程是被检测的挥发性样品通过吸附管时被填充在吸附管内部的吸附剂选择性吸附，从而达到富集作用。热解吸过程是对吸附管进行加热，从而使已富集的样品快速脱附，通过膜进样装置进入质谱分析仪器中。

具体地，所述膜进样装置5包括膜进样腔室、膜进样富集气出口502、膜支架503、片状膜503；膜进样腔室被片状膜503分隔为第一腔室、第二腔室；片状膜503设置在膜支架503上；膜进样入口501、膜进样出口504分别设置在第一腔室的两端；第二腔室设置有膜进样富集气出口502。如图1所示，优选地，膜进样入口501、膜进样出口504在第一腔室中不与片状模504位置相对的两端，在变化例中，膜进样出口504可设置在与片状模504位置相对的一端。优选地，片状膜503为聚二甲基硅氧烷膜，膜支架503将片状膜503支撑固定并安装于膜进样装置5内。膜进样富集是利用半透膜的选择透过性，空气中的氮气、氧气等无机物很难透过膜，而具有挥发性的有机物通过扩散、脱附等透过膜进入质谱分析仪器中。在优选例中，膜进样入口501、膜进样出口504通过曲折的第一腔室相连通，这样使得气体在从膜进样入口501经过第一腔室到达膜进样出口504的过程中，能够增加与片状膜503的接触时间与接触面积。

具体地，样品加热室1包括样品腔101、样品瓶107、样品瓶座108、加热棒113、温度传感器112；样品腔101包括样品腔体、样品腔盖106；样品腔体和样品腔盖106可拆卸连接；样品腔盖能够在打开位置和封闭位置之间活动；当位于打开位置时，样品腔体开口敞开，样品腔盖106与样品腔体分离；当位于密封位置时，样品腔体开口闭合，样品腔盖106紧密闭合样品腔体；所述加热棒113安装在样品腔101底部对应的安装孔中，所述温度传感器安装于样品腔101底部，与加热棒113相邻。所述样品瓶座108安装于样品腔101内的样品腔体中，用于固定和支撑样品瓶107。优选地，样品瓶座108可拆卸地安装于样品腔101内，方便更换样品瓶，防止样品直接置于样品腔101内而污染样品腔体。优选地，所述样品腔101内部设计有对称安装槽，用于样品瓶座108的快速安装与拆卸；优选地，所述温度传感器112的型号为PT100。

具体地，样品加热室1包括腔盖锁103、把手104、活动折页110；腔盖锁103、把手104设置在样品腔盖106的一端，活动折页110设置在样品腔盖106的另一端的底部；把手104能够使腔盖锁103处于开启或锁住状态；当腔盖锁103处于开启状态时，样品腔盖106能够打开；当腔盖锁103处于锁住状态时，样品腔盖106不能打开。如图1所示，优选地，腔盖锁103和把手104配合使用，例如将把手104用腔盖锁103锁在固定的凹槽内，可以将样品腔盖106紧密闭合在样品腔体开口部，使得样品腔101形成密闭的样品容纳空间；将把手104从腔盖锁103中解锁，可以将样品腔盖106从样品腔体开口部打开，使得样品腔101形成开放的可以存取物的空间，方便更换样品瓶107。样品加热室1包括密封圈109、绝缘套盖，密封圈109设置在样品腔体外部与样品腔盖106的连接处，绝缘套盖包裹在样品腔101的外部。如图1所示，优选地，密封圈109环绕于样品腔体开口。所述绝缘套盖可以整体包裹样品加热室1，也可以分多个部分分别包裹样品加热室1。

具体地，所述绝缘套盖包括下绝缘套盖件111、上绝缘套盖件105；下绝缘套盖件111、上绝缘套盖件105分别设置在样品加热室1的两个面上。如图1所示，下绝缘套盖件111、上绝缘套盖件105的安装位置以活动折页110为分隔点，不妨碍样品腔盖106的打开与闭合。上绝热套盖件105固定于样品腔盖106外侧，用于绝热保温。下绝热套盖件111固定于样品腔101背部，用于样品加热室1与外部固定安装以及对样品腔101的绝热保温。

具体地，所述膜进样腔室中的第一腔室位于第二腔室的下方或者旁侧。所述辅助VOC脱附富集装置包括毛细管2；所述毛细管2包括毛细管体、毛细管转接头102；毛细管转接头102安装于样品腔的顶端，一端连接样品加热室1的气体出口，另一端连接毛细管体。如图1、图2所示，毛细管2的毛细管体、毛细管转接头102均采用密封的材质，使得气流在毛细管2的流动中不发生泄漏。

具体地，加热丝4、加热棒113，通过不同的供电回路供电，例如可以将所述不同的供电回路分别记为：第一供电回路、第二供电回路。优选地，在辅助VOC脱附富集装置工作中，首先通过第一供电回路向加热棒113供电，加热样品加热室1，且第二供电回路保持断路状态；待吸附管3富集一定时间后，停止样品加热室1的加热，即第一供电回路断路，并通过第二供电回路对加热丝4供电，使得加热丝4进行加热。

在具体实施中，对固体或液体进行质谱分析时，取适量固体或液体放置于样品瓶107中，握住样品加热室1的把手104，打开样品腔盖106，将样品瓶107安装在样品瓶座108上，关闭样品腔盖106。根据所分析样品的种类，选择合适的加热温度，给样品加热腔室1中的加热棒113加热，使固体或液体表面的挥发性有机物脱附。脱附的有机物在气泵6产生的负压下，由毛细管转接头102经毛细管2从吸附管入口301进入吸附管3，此时吸附管3外部的加热丝4未加热。脱附的有机物大部分被吸附管3内吸附剂吸附，未被吸附的有机物从膜进样入口501进入膜进样装置5内；此时进入膜进样装置5内的有机物在质谱仪器与膜进样装置5形成的压差下，从片状膜503渗透扩散并经膜进样富集气出口502进入质谱仪器中被电离检测。未被渗透、扩散的有机物及空气从膜进样出口504进入气泵6排出。吸附管3富集一定时间后，停止样品加热室1的加热，并对加热丝4进行加热。在加热丝4的高温烘烤下，之前富集的挥发性有机物会迅速地解吸，并在气泵6产生的负压下，由吸附管出口302涌入膜进样装置5中。在膜进样装置5中，大量的有机物在片状膜503表面发生碰撞接触，从而被渗透扩散至片状膜503的另一侧，并从膜进样富集气出口502进入质谱仪中被电离检测。当需要再进行其他固体或液体的组分分析时，停止加热丝4加热，吸附管3适当冷却后，重复以上的步骤即可。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，包括样品加热室(1)、吸附管(3)、膜进样装置(5)、气泵(6)；

样品加热室(1)、吸附管(3)、膜进样装置(5)、气泵(6)依次连接；

吸附管(3)包括吸附管入口(301)、吸附管出口(302)；

膜进样装置(5)包括膜进样入口(501)、膜进样出口(504)；

样品加热室(1)的气体出口连接至吸附管(3)的吸附管入口(301)，吸附管(3)的吸附管出口(302)连接至膜进样装置(5)的膜进样入口(501)，膜进样装置(5)的膜进样出口(504)连接至气泵(6)的抽气口。

2.根据权利要求1所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，所述吸附管(3)包括吸附管体(303)；

吸附管入口(301)、吸附管出口(302)分别设置在吸附管体(303)的两端；所述吸附管体(303)的两端填充有石英棉；

吸附管体(303)内设置有吸附腔体；所述吸附腔体内填充有吸附材料；

吸附管体(303)设置有缠绕的加热丝(4)。

3.根据权利要求1所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，所述膜进样装置(5)包括膜进样腔室、膜进样富集气出口(502)、膜支架(505)、片状膜(503)；

膜进样腔室被片状膜(503)分隔为第一腔室、第二腔室；片状膜(503)设置在膜支架(505)上；

膜进样入口(501)、膜进样出口(504)分别设置在第一腔室的两端；

第二腔室设置有膜进样富集气出口(502)。

4.根据权利要求1所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，样品加热室(1)包括样品腔(101)、样品瓶(107)、样品瓶座(108)、加热棒(113)、温度传感器(112)；

样品腔(101)包括样品腔体、样品腔盖(106)；样品腔体和样品腔盖(106)可拆卸连接或者活动连接；样品腔盖(106)能够在打开位置与封闭位置之间活动；

当位于打开位置时，样品腔体开口敞开，样品腔盖(106)与样品腔体全部分离或部分分离；

当位于密封位置时，样品腔体开口被样品腔盖(106)密封遮蔽闭合；

所述加热棒(113)安装在样品腔(101)底部对应的安装孔中，所述温度传感器安装于样品腔(101)底部，与加热棒(113)相邻。

5.根据权利要求4所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，样品加热室(1)包括腔盖锁(103)、把手(104)、活动折页(110)；

腔盖锁(103)设置在样品腔体上；把手(104)设置在样品腔盖(106)的一端，活动折页(110)设置在样品腔盖(106)的另一端的底部；

当样品腔盖(106)位于密封位置时，把手(104)与腔盖锁(103)，能够使腔盖锁(103)处于开启或锁住状态；

当腔盖锁(103)处于开启状态时，样品腔盖(106)能够打开；

当腔盖锁(103)处于锁住状态时，样品腔盖(106)不能打开。

6.根据权利要求4所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，样品加热室(1)包括密封圈(109)、绝缘套盖，密封圈(109)设置在样品腔体外部与样品腔盖(106)的连接处，绝缘套盖包裹在样品腔(101)的外部。

7.根据权利要求6所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，所述绝缘套盖包括下绝缘套盖件(111)、上绝缘套盖件(105)；

下绝缘套盖件(111)、上绝缘套盖件(105)分别设置在样品加热室(1)的两个面上。

8.根据权利要求1所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，包括毛细管(2)；

所述毛细管(2)包括毛细管体、毛细管转接头(102)；

毛细管转接头(102)安装于样品腔的顶端，毛细管转接头(102)的一端连接样品加热室(1)的气体出口，毛细管转接头(102)的另一端连接毛细管体；

样品加热室(1)、吸附管(3)、膜进样装置(5)、气泵(6)通过所述毛细管体依次连接。

9.根据权利要求3所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，所述膜进样腔室中的第一腔室位于第二腔室的下方或者旁侧。

10.根据权利要求4至9中任一种所述的辅助VOC脱附富集装置，其特征在于，加热丝(4)、加热棒(113)，通过不同的供电回路供电。