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MP-Σ300NⅡ柴田科學空氣采樣泵的原理

來源:玉崎科學儀器(深圳)有限公司   2025年06月05日 09:45  
空氣采樣泵是一種用于采集空氣樣本的設備,廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、職業(yè)衛(wèi)生、科研檢測等領域。其核心原理是通過動力裝置產生氣流,使外部空氣按照設定的流量和時間進入采樣管路,從而將目標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。以下從 工作原理、關鍵組件、分類及適用場景 三方面詳細說明:

一、工作原理:基于流體力學的氣流驅動

空氣采樣泵的本質是通過 負壓(真空)或正壓驅動氣流,使空氣在采樣系統(tǒng)中定向流動,具體流程如下:


  1. 動力源產生驅動力
    • 利用電機驅動葉輪(如離心風機、隔膜泵)或活塞運動,在采樣入口處形成 負壓環(huán)境(低于外界大氣壓),從而吸引外部空氣流入。

    • 部分場景(如長距離采樣或需要排除干擾時)也會使用正壓驅動,通過壓縮空氣將樣本壓入采樣容器。

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

    • 搭配 流量計(如轉子流量計、質量流量計)實時監(jiān)測流量,保證采樣體積的準確性(采樣體積 = 流量 × 時間)。

  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(內裝吸收液),污染物與吸收液發(fā)生化學反應或物理溶解被捕獲。

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

    • 空氣通過采樣管路進入 采樣裝置

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

二、關鍵組件及其作用

組件功能
動力裝置提供氣流驅動力,常見類型包括:
- 隔膜泵:低流量、高負壓,適合長時間采樣
- 旋片式真空泵:高負壓、大流量,用于快速采樣
- 電動抽氣泵:便攜型,適合現場檢測
流量控制系統(tǒng)包含流量計和調節(jié)閥,確保采樣流量恒定,誤差通??刂圃?±5% 以內。
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采樣。
計時裝置設定采樣時間,實現定時采樣或累計采樣(如連續(xù)采樣 8 小時)。
過濾保護內置前置過濾器,防止大顆粒雜質進入泵體,保護核心部件(如葉輪、隔膜)。
顯示與記錄實時顯示流量、時間、累計體積等參數,并存儲采樣數據以便追溯。

三、分類及典型應用場景

根據動力類型、流量范圍和應用場景,空氣采樣泵可分為以下幾類:


  1. 按動力來源分類
    • 電動采樣泵:使用電池或交流電驅動,應用廣泛,如實驗室環(huán)境監(jiān)測、職業(yè)場所空氣檢測。

    • 手動采樣泵:通過手捏氣囊或活塞產生負壓,便攜但流量低(如 50-100mL / 次),適合應急采樣或教學演示。

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

  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)性有機物)。

    • 中流量泵:流量 1-30L/min,適用于顆粒物采樣(如濾膜法測定 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(如工業(yè)廢氣排放檢測)。

  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,適合現場移動采樣(如室內甲醛檢測)。

    • 固定式采樣泵:安裝于監(jiān)測站或實驗室,用于長期連續(xù)采樣(如大氣自動監(jiān)測站)。

四、核心技術要點

  1. 負壓能力:決定采樣泵能否克服管路阻力(如長采樣管、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)質采樣泵需具備 閉環(huán)反饋控制(如電子流量傳感器實時調節(jié)電機轉速)。

  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。

五、應用示例

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

  • 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)暴露評估。

  • 科研檢測:高流量泵配合氣相色譜儀,實時在線監(jiān)測環(huán)境中的揮發(fā)性有機物(VOCs)。


通過以上原理和設計,空氣采樣泵實現了對空氣樣本的高效、精準采集,為后續(xù)的污染物分析和環(huán)境質量評估提供了關鍵基礎數據。


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