大氣采樣罐清洗系統(tǒng)和清洗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，包括：大氣采樣罐安裝單元、前級抽真空單元、抽真空單元和洗氣充入單元；前級抽真空單元、抽真空單元和洗氣充入單元分別通過管道與大氣采樣罐安裝單元相接。本發(fā)明還涉及重復(fù)多次抽氣和充氣的大氣采樣罐清洗方法。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、清洗速度快的優(yōu)點，真空度和清潔度均能滿足要求，屬于大氣采樣罐清洗【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】大氣采樣罐清洗系統(tǒng)和清洗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大氣采樣罐的清洗技術(shù)，具體涉及大氣采樣罐的清洗系統(tǒng)和清洗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機(jī)物00(?)是影響人體健康、空氣質(zhì)量、大氣化學(xué)過程乃至全球環(huán)境氣候變化的重要大氣痕量氣體。由于其在大氣中濃度低(川―6到10—12數(shù)量級)且種類繁多，因此對70(?的采樣和分析技術(shù)要求甚高。311皿3罐(內(nèi)表面經(jīng)過鈍化處理的不銹鋼采樣罐)采樣技術(shù)由于其快捷方便穩(wěn)定的特點而被美國環(huán)保署確認(rèn)為大氣犯化采樣的標(biāo)準(zhǔn)方法010-14，10-15),并被廣泛應(yīng)用到大氣痕量或超痕量氣體的研究中。8111111^罐(即大氣采樣罐)在采樣前必須對其加以清洗并抽高真空(〈川?^!)，以保證罐體內(nèi)無污染和滿足采樣需求。然而目前常見的商業(yè)性清罐儀存在價格昂貴、清洗周期長、真空度偏高等不足。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種包括大氣采樣罐安裝單元、前級抽真空單元、抽真空單元和洗氣充入單元的大氣采樣罐清洗系統(tǒng)和清洗方法，實現(xiàn)對大氣采樣罐的快速清洗，且真空度和清潔度均滿足環(huán)境大氣采樣要求。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，包括:大氣采樣罐安裝單元、前級抽真空單元、抽真空單元和洗氣充入單元；前級抽真空單元、抽真空單元和洗氣充入單元分別通過管道與大氣采樣罐安裝單元相接。
[0006]作為一種優(yōu)選，大氣采樣罐安裝單元包括:主管路和多條并聯(lián)的接入主管路的支管路；大氣采樣罐安裝在支管路的末端，每條支管路上均設(shè)有閥；主管路的前端設(shè)有閥匕主管路的后端設(shè)有閥0 ；前級抽真空單元包括:機(jī)械泵、真空表、三通閥八和三通閥8 ；三通閥八與排空口、真空表、主管路的前端分別通過管道相接；三通閥8與機(jī)械泵、洗氣充入單元、主管路的前端分別通過管道相接；抽真空單元包括:真空泵、真空規(guī)及數(shù)顯裝置、閥2 ；真空規(guī)及數(shù)顯裝置與真空泵并聯(lián)后與閥2通過管道相接，再與主管路的后端通過管道相接。
[0007]作為一種優(yōu)選，大氣采樣罐清洗系統(tǒng)還包括液氮容器；主管路的后端和閥2之間的部分管道浸入液氮容器的液氮中。
[0008]作為一種優(yōu)選，支管路的數(shù)量為三條，一條支管路對應(yīng)一個大氣采樣罐。
[0009]作為一種優(yōu)選，洗氣充入單元充入的洗氣為高純氮氣或零級空氣。
[0010]作為一種優(yōu)選，管道、主管路、支管路均置于加熱帶中，加熱帶的溫度控制在105。。。
[0011]大氣采樣罐清洗方法，使用大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，先通過前級抽真空單元對大氣采樣罐初步抽真空，再通過抽真空單元進(jìn)一步提高大氣采樣罐的真空度，后通過洗氣充入單元充入洗氣清洗大氣采樣罐，重復(fù)多次抽氣和充氣過程，直到大氣采樣罐的真空度和清潔度滿足預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]作為一種優(yōu)選，大氣采樣罐清洗方法，具體包括如下步驟:
[0013](1)將大氣采樣罐安裝在支管路上；
[0014](2)關(guān)閉閥0、閥2，打開機(jī)械泵、真空規(guī)及數(shù)顯裝置、真空泵；
[0015](3)打開各支管路上的閥，打開閥；
[0016](4)將三通閥4打到真空表，測量大氣采樣罐內(nèi)的壓力，若讀數(shù)大于大氣壓，則將三通閥八打到排空口，直到真空表讀數(shù)小于等于大氣壓；
[0017](5)將三通閥8打到機(jī)械泵以抽取前級真空；
[0018](6)將三通閥八、三通閥8關(guān)閉，關(guān)閉閥(^ ；
[0019](7)打開閥0、閥2，真空泵抽真空；
[0020]⑶關(guān)閉閥0、閥2；
[0021](9)將三通閥八打到真空表，三通閥8打到洗氣充入單元；
[0022](10)將三通閥八打到排空口，將大氣采樣罐內(nèi)高壓氣體排至大氣壓；
[0023](11)重復(fù)步驟⑷至(10)多次，完成大氣采樣罐內(nèi)雜質(zhì)的清洗；
[0024](12)最后用真空泵給大氣采樣罐抽真空，關(guān)閉支管路上的閥，取下大氣采樣罐。
[0025]作為一種優(yōu)選，步驟(5)中，抽取前級真空至真空表讀數(shù)小于-0.01193才進(jìn)入下一步驟；步驟(7)中，抽真空直至真空規(guī)及數(shù)顯裝置讀數(shù)小于6即才進(jìn)入下一步驟；步驟
(9)中，充氣直至真空表讀數(shù)在0.35-0.451？3之間才進(jìn)入下一步驟；步驟(12)中，大氣采樣罐內(nèi)壓力需抽到小于31321。
[0026]作為一種優(yōu)選，步驟(11)之后，如需對大氣采樣罐進(jìn)行清潔度抽查，向大氣采樣罐內(nèi)充入兩個大氣壓的高純氮氣，放置24小時再進(jìn)行檢測。
[0027]本發(fā)明的原理是:通過對大氣采樣罐多次反復(fù)的充氣和抽氣，用高純氮氣或零級空氣清除之前殘留在采樣罐中的70(?和水分等雜質(zhì)；清罐完成后大氣采樣罐處于高真空狀態(tài)，即真空度和清潔度均滿足要求，為下一次采樣做好準(zhǔn)備。
[0028]總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0029]1、機(jī)械泵選用托馬斯泵，真空泵選用油泵，機(jī)械泵和真空泵聯(lián)合使用，通過機(jī)械泵給真空泵提供前級真空，從而提高真空泵的抽氣效率，抽速快，清洗過程快，真空度可達(dá)
3？已。
[0030]2、可以同時清洗多個并列設(shè)置的大氣采樣罐，例如清洗3個2[或61的大氣采樣罐；平均1個采樣罐的清洗時間僅為10分鐘。
[0031]3、大氣采樣罐和真空泵中間連接管道浸入液氮中，低溫液氮凍結(jié)通過管道的油液和水分，一方面大大降低了真空泵(油泵)對系統(tǒng)的污染，另一方面也降低了水分對真空泵的損壞，延長了真空泵的使用壽命。
[0032]4、加熱帶的使用減少了管路對70(?的吸附殘留，提高系統(tǒng)整體的清潔度。
[0033]5、多次抽氣和充氣循環(huán)提高了 70(?的去除效率。
[0034]6、利用市售的設(shè)備和部件即可搭建成大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便。【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是大氣采樣罐清洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]其中，1為主管路，2為支管路，3為大氣采樣罐，4為機(jī)械泵，5為真空表，6為排空口，7為洗氣充入單元，8為真空泵，9為真空規(guī)及數(shù)顯裝置，10為液氮容器，八為三通閥八，8為三通閥8，為閥0，0為閥0，2為閥2，？為閥？，6為閥匕為閥只。
【具體實施方式】
[0037]下面將結(jié)合附圖和【具體實施方式】來對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0038]大氣采樣罐清洗系統(tǒng)包括:主管路、支管路、機(jī)械泵、真空表、排空口、洗氣充入單元、真空泵、真空規(guī)及數(shù)顯裝置、液氮容器、三通閥八、三通閥8、閥0、閥0、閥2、閥？、閥I閥札
[0039]各部件的連接關(guān)系為:主管路的中段接三條相互并聯(lián)的支管路，一條支管路的端部安裝一個大氣采樣罐，閥？、閥匕閥II分別安裝在三條支管路上控制三條支管路的通斷。主管路的前端設(shè)有閥0，后端設(shè)有閥0。三通閥八與真空表、排空口、主管路的前端分別相接，打到真空表時真空表和主管路的前端連通，打到排空口時排空口和主管路的前端連通。三通閥8與機(jī)械泵、洗氣充入單元、主管路的前端分別相接，打到機(jī)械泵時，機(jī)械泵與主管路的前端連通，打到洗氣充入單元時，洗氣充入單元與主管路的前端連通。真空泵與真空規(guī)及數(shù)顯裝置并聯(lián)后再與閥2串聯(lián)，再接入主管路的后端。其中，主管路的后端與閥2之間的部分管道浸入液氮容器的液氮中。主管路、支管路、除液氮中的所有管道均置于加熱帶中通過電加熱控制在105攝氏度。所用金屬材料除特別說明外，均為316不銹鋼。
[0040]各部件的功能如下:洗氣充入單元提供高純氮氣(純度在99.999%以上)，高純氮氣用于提供不含的清洗氣；機(jī)械泵用于提供真空泵(油泵)需要的前級真空；真空表用于測量和顯示大氣采樣罐內(nèi)的前級真空和氮氣的充氣壓力；排空口用于排出大氣采樣罐內(nèi)氣體以防止大氣采樣罐內(nèi)壓力過大造成機(jī)械泵負(fù)載過高；液氮容器內(nèi)裝滿液氮用于冷凍采樣罐內(nèi)殘留的和水分，防止對真空泵的損壞，同時可以防止油泵油分揮發(fā)對采樣罐的二次污染；真空規(guī)及數(shù)顯裝置用于顯示抽真空時大氣采樣罐內(nèi)的真空度；真空泵(油泵)用于將大氣采樣罐抽至高真空；三通閥八用于控制真空表的連接以及高壓氮氣的排空；三通閥8用于控制機(jī)械泵與高純氮氣的連接；閥匕閥0、閥2用于控制管道的連接；閥？、閥I閥II為控制大氣采樣罐的連接。
[0041]采用大氣采樣罐清洗系統(tǒng)的清洗方法如下:
[0042]1、裝上大氣采樣罐，確保大氣采樣罐接好；液氮容器中有液氮；
[0043]2、確保閥0、閥2關(guān)閉，打開機(jī)械泵、真空規(guī)及數(shù)顯裝置、真空泵、加熱帶電源開關(guān)；
[0044]3、打開大氣采樣罐上閥？、閥I閥??！，打開閥0 ；
[0045]4、將三通閥八打到真空表，測量大氣采樣罐內(nèi)壓力；若真空表顯示壓力大于大氣壓，則將三通閥八打到排空口，直至真空表顯示壓力小于或等于大氣壓；
[0046]5、將三通閥8打到機(jī)械泵，用機(jī)械泵抽前級真空，直至真空表顯示大氣采樣罐壓力小于-0.011？3 ；
[0047]6、將三通閥八、三通閥8打到“關(guān)”，關(guān)閉閥(^ ；
[0048]7、打開閥0、閥2，用真空泵(油泵)抽至真空規(guī)顯示采樣罐內(nèi)壓力小于6？3 ；
[0049]8、關(guān)閉閥0、閥2；
[0050]9、將三通閥八打到真空表，三通閥8打到高純氮氣，緩慢的向大氣采樣罐內(nèi)充進(jìn)高純氮氣，直至真空表顯示0.35-0.451？^ ；
[0051]10、將三通閥八打到排空口，將大氣采樣罐內(nèi)高壓氣體排至大氣壓；回到步驟4 ；
[0052]11、重復(fù)步驟4-步驟10 ；對一般環(huán)境大氣樣品，大氣采樣罐清洗過程可重復(fù)4次；若大氣采樣罐殘留樣品濃度較高，也可多重復(fù)幾次；
[0053]12、若需要抽查大氣采樣罐是否清洗干凈，可向大氣采樣罐內(nèi)充進(jìn)約2個大氣壓的高純氮氣，大氣采樣罐放置24小時，使用和樣品同樣的分析方法進(jìn)行檢測，要求目標(biāo)化合物均不能檢出；
[0054]13、若不需抽查，則最后一次清洗過程中步驟7利用真空泵將大氣采樣罐內(nèi)的壓力抽到〈3？^然后關(guān)閉大氣采樣罐上閥？、閥I閥??！，關(guān)閉閥0、閥2，將大氣采樣罐取下。
[0055]14、回到步驟1，開始其他大氣采樣罐的清洗。
[0056]15、關(guān)機(jī)時，將三通閥八、三通閥8打到“關(guān)”，關(guān)閉閥0、閥0、閥2，關(guān)閉機(jī)械泵、真空泵、真空規(guī)及數(shù)顯裝置、加熱帶電源。
[0057]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，其特征在于:包括:大氣采樣罐安裝單元、前級抽真空單元、抽真空單元和洗氣充入單元；前級抽真空單元、抽真空單元和洗氣充入單元分別通過管道與大氣采樣罐安裝單元相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述 大氣采樣罐安裝單元包括:主管路和多條并聯(lián)的接入主管路的支管路；大氣采樣罐安裝在支管路的末端，每條支管路上均設(shè)有閥；主管路的前端設(shè)有閥C，主管路的后端設(shè)有閥D ； 前級抽真空單元包括:機(jī)械泵、真空表、三通閥A和三通閥B ;三通閥A與排空口、真空表、主管路的前端分別通過管道相接；三通閥B與機(jī)械泵、洗氣充入單元、主管路的前端分別通過管道相接； 抽真空單元包括:真空泵、真空規(guī)及數(shù)顯裝置、閥E ;真空規(guī)及數(shù)顯裝置與真空泵并聯(lián)后與閥E通過管道相接，再與主管路的后端通過管道相接。
3.按照權(quán)利要求2所述的大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，其特征在于:它包括液氮容器；主管路的后端和閥E之間的部分管道浸入液氮容器的液氮中。
4.按照權(quán)利要求2所述的大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述支管路的數(shù)量為三條，一條支管路對應(yīng)一個大氣米樣罐。
5.按照權(quán)利要求2所述的大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述洗氣充入單元充入的洗氣為高純氮氣或零級空氣。
6.按照權(quán)利要求2所述的大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述管道、主管路、支管路均置于加熱帶中，加熱帶的溫度控制在105 °C。
7.大氣采樣罐清洗方法，使用權(quán)利要求1至6中任一項所述的大氣采樣罐清洗系統(tǒng)，其特征在于:先通過前級抽真空單元對大氣采樣罐初步抽真空，再通過抽真空單元進(jìn)一步提高大氣采樣罐的真空度，后通過洗氣充入單元充入洗氣清洗大氣采樣罐，重復(fù)多次抽氣和充氣過程，直到大氣采樣罐的真空度和清潔度滿足預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。
8.按照權(quán)利要求7所述的大氣采樣罐清洗方法，其特征在于:具體包括如下步驟: (1)將大氣采樣罐安裝在支管路上； (2)關(guān)閉閥D、閥E，打開機(jī)械泵、真空規(guī)及數(shù)顯裝置、真空泵； (3)打開各支管路上的閥，打開閥C; (4)將三通閥A打到真空表，測量大氣采樣罐內(nèi)的壓力，若讀數(shù)大于大氣壓，則將三通閥A打到排空口，直到真空表讀數(shù)小于等于大氣壓； (5)將三通閥B打到機(jī)械泵以抽取前級真空； (6)將三通閥A、三通閥B關(guān)閉，關(guān)閉閥C; (7)打開閥D、閥E，真空泵抽真空； (8)關(guān)閉閥D、閥E; (9)將三通閥A打到真空表，三通閥B打到洗氣充入單元； (10)將三通閥A打到排空口，將大氣采樣罐內(nèi)高壓氣體排至大氣壓； (11)重復(fù)步驟(4)至(10)多次，完成大氣采樣罐內(nèi)雜質(zhì)的清洗； (12)最后用真空泵給大氣采樣罐抽真空，關(guān)閉支管路上的閥，取下大氣采樣罐。
9.按照權(quán)利要求8所述的大氣采樣罐清洗方法，其特征在于:步驟(5)中，抽取前級真空至真空表讀數(shù)小于-0.0lMPa才進(jìn)入下一步驟；步驟(7)中，抽真空直至真空規(guī)及數(shù)顯裝置讀數(shù)小于6pa才進(jìn)入下一步驟；步驟(9)中，充氣直至真空表讀數(shù)在0.35-0.45MPa之間才進(jìn)入下一步驟；步驟(12)中，大氣采樣罐內(nèi)壓力需抽到小于3pa。
10.按照權(quán)利要求8所述的大氣采樣罐清洗方法，其特征在于:步驟(11)之后，如需對大氣采樣罐進(jìn)行清潔度抽查，向大氣采樣罐內(nèi)充入兩個大氣壓的高純氮氣,放置24小時再進(jìn)行檢測。
【文檔編號】B08B9/20GK104353651SQ201410409353
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】王新明 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所