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MP-Σ300NⅡ柴田科學(xué)空氣采樣泵的原理

2025-6-5  閱讀(175)

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空氣采樣泵是一種用于采集空氣樣本的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、職業(yè)衛(wèi)生、科研檢測(cè)等領(lǐng)域。其核心原理是通過(guò)動(dòng)力裝置產(chǎn)生氣流,使外部空氣按照設(shè)定的流量和時(shí)間進(jìn)入采樣管路,從而將目標(biāo)氣體或顆粒物收集到采樣容器(如吸收瓶、濾膜等)中,以便后續(xù)分析檢測(cè)。以下從 工作原理、關(guān)鍵組件、分類及適用場(chǎng)景 三方面詳細(xì)說(shuō)明:

一、工作原理:基于流體力學(xué)的氣流驅(qū)動(dòng)

空氣采樣泵的本質(zhì)是通過(guò) 負(fù)壓(真空)或正壓驅(qū)動(dòng)氣流,使空氣在采樣系統(tǒng)中定向流動(dòng),具體流程如下:


  1. 動(dòng)力源產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力
    • 利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪(如離心風(fēng)機(jī)、隔膜泵)或活塞運(yùn)動(dòng),在采樣入口處形成 負(fù)壓環(huán)境(低于外界大氣壓),從而吸引外部空氣流入。

    • 部分場(chǎng)景(如長(zhǎng)距離采樣或需要排除干擾時(shí))也會(huì)使用正壓驅(qū)動(dòng),通過(guò)壓縮空氣將樣本壓入采樣容器。

  2. 氣流控制與計(jì)量
    • 通過(guò) 流量調(diào)節(jié)閥(如針閥、電子流量控制器)精確控制進(jìn)氣速度,確保采樣流量穩(wěn)定(如 1L/min、10L/min 等)。

    • 搭配 流量計(jì)(如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì))實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量,保證采樣體積的準(zhǔn)確性(采樣體積 = 流量 × 時(shí)間)。

  3. 樣本收集
    • 若采集氣態(tài)污染物(如甲醛、苯),通常使用 吸收瓶(內(nèi)裝吸收液),污染物與吸收液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理溶解被捕獲。

    • 若采集顆粒物(如 PM2.5、粉塵),則通過(guò) 濾膜夾 固定濾膜,顆粒物被截留于濾膜表面。

    • 空氣通過(guò)采樣管路進(jìn)入 采樣裝置

  4. 廢氣排出或循環(huán)
    • 采樣后的氣體若無(wú)污染,可直接排出;若含有害物質(zhì),需經(jīng)凈化處理(如活性炭吸附)后排放,避免污染環(huán)境。

二、關(guān)鍵組件及其作用

組件功能
動(dòng)力裝置提供氣流驅(qū)動(dòng)力,常見(jiàn)類型包括:
- 隔膜泵:低流量、高負(fù)壓,適合長(zhǎng)時(shí)間采樣
- 旋片式真空泵:高負(fù)壓、大流量,用于快速采樣
- 電動(dòng)抽氣泵:便攜型,適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)
流量控制系統(tǒng)包含流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥,確保采樣流量恒定,誤差通??刂圃?±5% 以內(nèi)。
采樣接口連接采樣管路與采樣裝置(如吸收瓶、濾膜夾),部分支持多通道同時(shí)采樣。
計(jì)時(shí)裝置設(shè)定采樣時(shí)間,實(shí)現(xiàn)定時(shí)采樣或累計(jì)采樣(如連續(xù)采樣 8 小時(shí))。
過(guò)濾保護(hù)內(nèi)置前置過(guò)濾器,防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入泵體,保護(hù)核心部件(如葉輪、隔膜)。
顯示與記錄實(shí)時(shí)顯示流量、時(shí)間、累計(jì)體積等參數(shù),并存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)以便追溯。

三、分類及典型應(yīng)用場(chǎng)景

根據(jù)動(dòng)力類型、流量范圍和應(yīng)用場(chǎng)景,空氣采樣泵可分為以下幾類:


  1. 按動(dòng)力來(lái)源分類
    • 電動(dòng)采樣泵:使用電池或交流電驅(qū)動(dòng),應(yīng)用廣泛,如實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)、職業(yè)場(chǎng)所空氣檢測(cè)。

    • 手動(dòng)采樣泵:通過(guò)手捏氣囊或活塞產(chǎn)生負(fù)壓,便攜但流量低(如 50-100mL / 次),適合應(yīng)急采樣或教學(xué)演示。

    • 氣動(dòng)采樣泵:利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng),適用于易燃易爆環(huán)境(如化工廠),避免電火花引發(fā)危險(xiǎn)。

  2. 按流量范圍分類
    • 低流量泵:流量 ≤ 1L/min,常用于采集氣態(tài)污染物(如用吸收瓶收集揮發(fā)性有機(jī)物)。

    • 中流量泵:流量 1-30L/min,適用于顆粒物采樣(如濾膜法測(cè)定 PM10)。

    • 高流量泵:流量 ≥ 50L/min,用于快速采集大氣樣本或大體積空氣監(jiān)測(cè)(如工業(yè)廢氣排放檢測(cè))。

  3. 按便攜性分類
    • 便攜式采樣泵:體積小、重量輕(如 ≤3kg),配備電池,適合現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)采樣(如室內(nèi)甲醛檢測(cè))。

    • 固定式采樣泵:安裝于監(jiān)測(cè)站或?qū)嶒?yàn)室,用于長(zhǎng)期連續(xù)采樣(如大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站)。

四、核心技術(shù)要點(diǎn)

  1. 負(fù)壓能力:決定采樣泵能否克服管路阻力(如長(zhǎng)采樣管、濾膜阻力),通常用 最大真空度(如 -80kPa)衡量。

  2. 流量穩(wěn)定性:受電源電壓、環(huán)境溫度、管路堵塞等因素影響,優(yōu)質(zhì)采樣泵需具備 閉環(huán)反饋控制(如電子流量傳感器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速)。

  3. 耐腐蝕性:若采集酸性、堿性氣體(如 SO?、NH?),泵體材料需選用不銹鋼、聚四氟乙烯(PTFE)等耐腐蝕材質(zhì)。

五、應(yīng)用示例

  • 環(huán)境監(jiān)測(cè):用中流量泵搭配濾膜采集大氣中的 PM2.5,帶回實(shí)驗(yàn)室稱重分析濃度。

  • 職業(yè)衛(wèi)生:便攜式低流量泵連接活性炭管,采集車間空氣中的苯蒸氣,用于職業(yè)暴露評(píng)估。

  • 科研檢測(cè):高流量泵配合氣相色譜儀,實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)。


通過(guò)以上原理和設(shè)計(jì),空氣采樣泵實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣樣本的高效、精準(zhǔn)采集,為后續(xù)的污染物分析和環(huán)境質(zhì)量評(píng)估提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。


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