实验室用材料热挥发气体取样装置

技术领域

本发明涉及气体取样领域，尤其涉及一种实验室用材料热挥发气体取样装置。

背景技术

气体取样是采集大气样品或空气中气体样品的过程。采集方法有两类：一类是使大量空气通过液体吸收剂或固体吸附剂，将大气中某些气体富集起来，如抽气法、滤膜法。另一类是用容器(玻璃瓶、塑料袋等)采集含有污染物的空气。

现有的气体取样装置基本应用在自然环境中，用于采集大气成分，没有装置可以针对在实验室内测定某些固体材料在特定温度下加热裂解的挥发气体。

发明内容

鉴于上述不足，本发明的一个目的是提供一种实验室用材料热挥发气体取样装置，以方便针对在实验室内测定某些固体材料在特定温度下加热裂解的挥发气体进行取样。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种实验室用材料热挥发气体取样装置，包括：

驱替气源；

用于加热待测材料的加热炉；

固定穿设在所述加热炉上的试样管；所述试样管的上端和下端位于所述加热炉外；所述试样管的下端与所述驱替气源相连通；所述试样管的上端设有第一阻挡透气件；所述试样管的下端设有第二阻挡透气件；所述第一阻挡透气件和所述第二阻挡透气件之间形成容纳待测试材料的样品容纳空间；

取样管；所述取样管的一端通过第二管道与所述试样管的上端相连通；所述取样管的一端设有第三阻挡透气件，另一端设有第四阻挡透气件；所述第三阻挡透气件和所述第四阻挡透气件之间形成容纳吸附树脂的树脂容纳空间；所述第一阻挡透气件、所述第二阻挡透气件、所述第三阻挡透气件、和所述第四阻挡透气件中的至少一个阻挡透气件包括设置在端部的金属网、以及充填在端部的介质过滤棉；所述介质过滤棉浸润有气体吸附液和/或气体指示剂液。

作为一种优选的实施方式，所述第一阻挡透气件、所述第二阻挡透气件、所述第三阻挡透气件、和所述第四阻挡透气件中至少两个阻挡透气件的介质过滤棉所浸润的液体不同。

作为一种优选的实施方式，所述实验室用材料热挥发气体取样装置还包括控制台；所述加热炉支撑在所述控制台上；所述控制台具有进气口和出气口；所述进气口通过第一管道连接所述驱替气源；所述控制台设有控制气体流量的第一气体流量控制器；所述出气口与所述试样管的下端相连通。

作为一种优选的实施方式，所述第一管道上还设有第二气体流量控制器；所述第二气体流量控制器的控制精度低于所述第一气体流量控制器的控制精度。

作为一种优选的实施方式，所述第一气体流量控制器为气体质量流量控制器；所述第二气体流量控制器为转子流量计；所述控制台设有与所述第一气体流量控制器相连接的流量显示器以及流量调节部。

作为一种优选的实施方式，所述加热炉中设有用于测量加热温度的温度测量件、以及用于加热温度的加热件；所述控制台设有与所述温度测量件和所述加热件相连接的温度显示控制器。

作为一种优选的实施方式，所述温度测量件为热电偶元件；所述加热炉为烧结炉。

作为一种优选的实施方式，所述加热炉的侧壁上设有与所述温度测量件、所述加热件电连接的接线出口；所述控制台上设有与所述温度显示控制器电连接的接线进口；所述接线出口和所述接线进口之间通过电缆相连接。

作为一种优选的实施方式，所述温度显示控制器包括温度显示器以及温度调节部。

作为一种优选的实施方式，所述驱替气源为空气压缩机。

有益效果：

本发明一个实施例所提供的实验室用材料热挥发气体取样装置利用驱替气源所产生的高压气体通入到被加热的试样管中，将加热挥发的热挥发气体从试样管中驱出到采样管中，利用采样管内的吸附树脂将热挥发气体吸附，完成实验室条件下热挥发气体的采样。从而，该实验室用材料热挥发气体取样装置能够针对在实验室内测定某些固体材料在特定温度下加热裂解的挥发气体进行取样。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的实验室用材料热挥发气体取样装置结构示意图；

图2是图1的控制台及加热炉结构示意图；

图3是图2的剖视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本发明一个实施例提供一种实验室用材料热挥发气体取样装置，包括：驱替气源6；用于加热待测材料的加热炉1；固定穿设在所述加热炉1上的试样管4；取样管7。

其中，所述试样管4的上端和下端位于所述加热炉1外。所述试样管4的下端与所述驱替气源6相连通。所述试样管4的上端设有第一阻挡透气件。所述试样管4的下端设有第二阻挡透气件。所述第一阻挡透气件和所述第二阻挡透气件之间形成容纳待测试材料的样品容纳空间。

所述取样管7的一端通过第二管道(标号同样为8，可以认为与第一管道材质规格可以一致)与所述试样管4的上端相连通。所述取样管7的一端设有第三阻挡透气件，另一端设有第四阻挡透气件。所述第三阻挡透气件和所述第四阻挡透气件之间形成容纳吸附树脂的树脂容纳空间。

本实施例所提供的实验室用材料热挥发气体取样装置利用驱替气源6所产生的高压气体通入到被加热的试样管4中，将加热会发的热挥发气体从试样管4中驱出到采样管中，利用采样管内的吸附树脂将热挥发气体吸附，完成实验室条件下热挥发气体的采样。从而，该实验室用材料热挥发气体取样装置能够针对在实验室内测定某些固体材料在特定温度下加热裂解的挥发气体进行取样。

本实施例的取样管7采用吸附树脂进行热挥发气体的取样，既可以吸附挥发性的有机气体，还能将所吸附的气体洗脱到石油醚等有机溶剂中，进而可以进行色谱质谱检测，判断有机气体成分。

在本实施例中，待测试材料为固体试样，为避免待测试材料掉落，在试样管4以及取样管7的两端分别设置阻挡透气件，如此既允许待测试材料不掉落，又可以允许气体通过，保证实验的顺利进行。

具体的，第一阻挡透气件和第二阻挡透气件可以允许气体通过，并且避免待测试材料从试样管4中泄漏。其中，待测试材料可以充填在第一阻挡透气件和第二阻挡透气件之间。与第一阻挡透气件、第二阻挡透气件相类似，第三阻挡透气件和第四阻挡透气件可以允许气体通过，并且避免吸附树脂从取样管7中泄漏。其中，吸附树脂可以充填在第一阻挡透气件和第二阻挡透气件之间。

所述第一阻挡透气件、所述第二阻挡透气件、所述第三阻挡透气件、和所述第四阻挡透气件中的至少一个阻挡透气件包括设置在端部的金属网、以及充填在端部的介质过滤棉；所述介质过滤棉浸润有气体吸附液和/或气体指示剂液。考虑到试样管加热时温度较高，为提升实验安全性，介质过滤棉可以为玻璃棉或者石英棉等等不可燃材料的多孔介质。其中，介质过滤棉可以过滤到不需要的气体成分或者对于气体成分进行初步检测。当然，在待测试测量的颗粒粒径较大时，可以用卷绕的铜网封堵试样管或者取样管的端部实现多孔堵塞效果即可。

在本实施例中，在介质过滤棉浸润有气体吸附液时，利用其上的气体吸附液将通过的气体中的可反应气体成分进行吸附，进而仅仅通过期望取样的气体成分部分。例如，气体吸附液可以为氢氧化钠或者氢氧化钙溶液，如此可以将所通过气体中的二氧化碳成分吸附去除。

在另外的实施例中，介质过滤棉还可以充当气体成分指示件，对于所通过的气体成分是否存在目标检测气体成分进行检测。例如，气体指示剂液可以为紫色石蕊试液，在气体通过后介质过滤棉变色则可以说明气体中含有二氧化碳，还可以利用介质过滤棉的变色程度推测所通过气体中的二氧化碳气体浓度。

进一步地，所述第一阻挡透气件、所述第二阻挡透气件、所述第三阻挡透气件、和所述第四阻挡透气件中至少两个阻挡透气件的介质过滤棉所浸润的液体不同。例如：第一阻挡透气件和第二阻挡透气件的介质过滤棉所浸润的液体不同，第一阻挡透气件的介质过滤棉可以浸润有氢氧化钙溶液，第二阻挡透气件的介质过滤棉可以浸润有紫色石蕊试液。当然，第一阻挡透气件、所述第二阻挡透气件、所述第三阻挡透气件、和所述第四阻挡透气件中的介质过滤棉也可以不带有气体吸附液以及气体指示剂液，本发明并不作唯一的限定。

所述第一阻挡透气件、所述第二阻挡透气件、所述第三阻挡透气件、和所述第四阻挡透气件均可以包括金属网以及介质过滤棉。其中，介质过滤棉通过在管端的端口管内充填塞入的方式塞紧在管端，金属网固定在介质过滤棉的外侧。优选的，金属网可以为铜网。在介质过滤棉携带有气体指示剂液的情况下，试样管4或者取样管7可以为透明材质。在本实施例中，试样管4可以为钢管。取样管7同样可以为钢管，当然，在其他实施例中取样管7可以为透明玻璃管。

在一较佳的实施例中，为实现气体指示或者去除的功能，所述第三阻挡透气件和/或所述第四阻挡透气件可以包括金属网以及附有指示剂液或吸附液的介质过滤棉，所述第一阻挡透气件、所述第二阻挡透气件具有金属网以及未附有指示剂液或吸附液的介质过滤棉。

在本实施例中，该实验室用材料热挥发气体取样装置还包括控制台14。所述加热炉1支撑在所述控制台14上。所述控制台14具有进气口9和出气口。所述进气口9通过第一管道8连接所述驱替气源6。所述控制台14设有控制气体流量的第一气体流量控制器。第一气体流量控制器连通在进气口9和出气口之间，进而控制供应至试样管4的气体流量，借此控制试样管4内试样(待测试材料)热解挥发气态物质的流量，使其充分驱替吹入取样管7中。所述出气口与所述试样管4的下端相连通。

控制台14具有安装平台，加热炉1固定支撑在控制台14的安装平台上。具体的，加热炉1可以通过焊接支架13固定在控制台14上。试样管4竖向垂直安装平台的方式穿过加热炉1。该加热炉1的主体呈圆柱形状，试样管4可以固定穿设在加热炉1的中心轴位置。

为进一步实现对驱替气体流量的控制，所述第一管道8上还设有第二气体流量控制器。所述第二气体流量控制器的控制精度低于所述第一气体流量控制器的控制精度。利用第二气体流量控制器可以实现气体流量的粗调节，再利用第一气体流量控制器进行气体流量的精细调节。

具体的，所述第一气体流量控制器为气体质量流量控制器12。气体质量流量控制器12可以设置在控制台14的内部。气体质量流量控制器12的出口端连接有出气管16，该出气管16的上端在控制台14的安装平台伸出形成出气口。所述第二气体流量控制器为转子流量计5。所述控制台14设有与所述第一气体流量控制器相连接的流量显示仪2。该流量显示仪2可以包括流量显示器以及流量调节部。该流量调节部可以为旋钮或者按键(例如电源开关等)，操作人员通过该流量调节部实现对输入至试样管4的气体流量调节控制。流量显示器可以显示供应至试样管4的气体流量。为便于流量控制，转子流量计还可以通过电线连接流量显示仪2，利用流量显示仪2同时对转子流量计实现开关或者流量调节控制。

在本实施例中，所述驱替气源6为空气压缩机。第一管道8包括连接在空气压缩机和转子流量计5之间的第一通气管、以及连接在转子流量计5和控制台14的进气口9之间的第二通气管。在其他实施例中，驱替气源6还可以为高压气瓶，本发明并不作唯一的限定。

在本实施例中，所述加热炉1中设有用于测量加热温度的温度测量件、以及用于加热温度的加热件。所述控制台14设有与所述温度测量件和所述加热件相连接的温度显示控制器3。具体的，所述温度测量件为热电偶元件15。所述加热炉1为烧结炉，具体的，该烧结炉可以为可程控烧结炉。加热件可以为烧结炉内部的电阻丝。

所述加热炉1的侧壁上设有与所述温度测量件、所述加热件电连接的接线出口10。所述控制台14上设有与所述温度显示控制器3电连接的接线进口11。所述接线出口10和所述接线进口11之间通过电缆相连接。为便于调节加热炉1的加热温度，所述温度显示控制器3包括温度显示器以及温度调节部。

如图1-图3所示，将所述温度显示控制器3(例如烧结炉表盘)、流量显示器以及流量调节部、气体质量流量控制器12安装到控制台14中并连好电连接。把所述空气压缩机与所述第一通气管的一端插接，该第一通气管的另一端与所述转子流量计5的进气端插接，然后所述转子流量计5的出气端与第二通气管的一端插接。再将该第二通气管的另一端插入控制台14的进气口9。控制台14上方设置可程控烧结炉。该可程控烧结炉通过焊接支架13固定于控制台14之上，然后将所述热电偶(元件)放入所述可程控烧结炉并将其密封，然后将所述温度显示控制器3与所述热电偶元件15由进线口、出线口做好电连接，最后将试样管4插入所述可程控烧结炉的中心位置，所述试样管4上方接上第二管道的一端，第二管道的另一端接在所述取样管7上。具体的，试样管4可以为管径为DN8、长20cm的钢管。取样管7可以为管径为DN6、长15cm的钢管。通气管可以为φ6的橡胶软管。

利用本实施例的实验室用材料热挥发气体取样装置进行的取样流程如下：

(1)、待测试材料剪成2×0.2cm的细条状并放入试样管4中，然后将试样管4(管径为DN8、长20cm的钢管)安装到加热炉1上。

(2)、将可吸附有机物气体的吸附树脂装入取样管7(管径为DN6、长15cm的钢管)并用干净的铜网与棉花封口，以防止吸附树脂漏出，对其标号，安装到第二管道的末端。

(3)、分别连接空气压缩机与转子流量计5、转子流量计5与气体质量流量控制器12、试样管4与取样管7之间的第二管道。

(4)、打开温度显示控制器3的电源开关，使加热炉1内部升温对试样管4进行加热。先将加热炉1的加热温度升温至130℃预热，再升温至目标温度，通过温度显示控制器3的保持温度按键进行加热温度保持。

当温度到达目标温度时，打开流量显示仪2上的气体质量流量控制器12和转子流量计5的调节开关(调节旋钮)，打开空气压缩泵维持20s，先粗调转子流量计5后微调流量显示仪2使流量显示仪2显示的流量到0.5cm

本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。