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原文传递一种快速在线分析材料燃烧产物气成分的装置和应用

专利名称：	一种快速在线分析材料燃烧产物气成分的装置和应用
摘要：	本发明提供了一种快速在线分析材料燃烧产物气成分的装置和应用，所用快速在线分析系统包括材料燃烧装置、过滤装置、供气装置和燃烧产物气检测装置。所述快速在线分析的应用是利用上述快速在线分析系统，将材料加热燃烧后，以一定流量的载气将燃烧产物气实时带出燃烧装置，经过过滤装置的过滤后直接进入燃烧产物气检测装置进行分析。改变燃烧材料的用量、加热温度和载气流速可以获得不同浓度的燃烧产物气，进而获得不同强度的特征谱峰。材料燃烧产物气是直接快速进入检测装置，未进行任何离线预富集、化学衍生等前处理步骤，操作简单，分析快速，响应时间在10s以内，且可获得材料在不同燃烧时段丰富的燃烧产物气成分信息。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	中国科学院大连化学物理研究所
发明人：	谢园园;李海洋;李庆运;万宁波
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201711306062.5
公开号：	CN109900777A
代理机构：	沈阳科苑专利商标代理有限公司
代理人：	马驰
分类号：	G01N27/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	116023 辽宁省大连市中山路457号
主权项：	1.一种快速在线分析材料燃烧产物气成分的装置，其特征在于：包括材料燃烧装置(1)、过滤装置(7)、供气装置和以真空紫外灯(16)为电离源的燃烧产物气检测装置(9)；所述材料燃烧装置(1)包括一可耐高温的三口玻璃瓶(4)，其中一个开口为进气口，通过载气管路经第一质量流量计(3)与第一载气气源(2)密封连接，第二个开口为填料口，与一个可高温加热点燃待分析材料的电加热元件(5)密封连接，待分析材料(6)附着于电加热元件(5)的电热区，第三个开口为出气口，经过过滤装置(7)与样品气进样管(18)密封连接；所述供气装置包括第一、第二、第三载气气源(2)、(10)和(12)，第一载气气源(2)的气体经第一质量流量计(3)通入材料燃烧装置(1)内；第二载气气源(10)经第二质量流量计(11)作为反吹气直接通入燃烧产物气检测装置(9)的靠近离子出口处的电离区(17)内；尾气排放管(15)的入口置于靠近真空紫外灯(16)处的电离区(17)一侧，尾气排放管(15)的出口与大气相连；流经样品气导入管(9)的样品气经样品气导入管(9)与反吹气出口和尾气排放管(15)的入口之间的电离区(17)相连；第三载气气源(12)中的载气经第三质量流量计(13)和装有丙酮掺杂剂的样品瓶(14)通入样品气导入管(9)出口和尾气排放管(15)的入口之间的电离区(17)内；上述进入电离区(17)的样品气经过电离后一部分进入下级传输系统，其余通过尾气排放管(15)排出。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述过滤装置(7)为两端开口的不锈钢中空管，一端与材料燃烧装置(1)的出气口密封连接，另一端与样品气进样管(18)密封连接，管内设有微孔金属滤板(8)，用于过滤燃烧产物气中可能存在的颗粒物质，防止其堵塞样品气进样管(18)；所述电加热元件(5)为电烙铁，其与材料燃烧装置(1)的填料口接触部分设有环状密封胶塞，可实现密封插接，电烙铁的加热端与材料燃烧装置(1)内壁并未直接相触，避免温度过高对材料燃烧装置(1)造成损坏。 3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：载气气源为装有氧气的钢瓶或净化后的干燥空气，载气管路上均设有质量流量计载气流量可控。 4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述燃烧产物气检测装置(9)为直接气体进样的分析装置，主要为丙酮掺杂剂辅助的基于真空紫外灯(16)的气体进样的负离子模式在线质谱仪，通过样品气进样管(18)和过滤装置(7)与材料燃烧装置(1)相连，对过滤后的材料燃烧产物气直接采样分析。 5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述丙酮掺杂剂蒸汽通过一定流量的载气带入燃烧产物气检测装置(9)的电离区(17)，丙酮掺杂剂的浓度高低可通过调节载气流速和丙酮单位时间的挥发量进行调节；所述第二载气气源(10)通过第二质量流量计(11)调节，可获得一定流量的反吹气，通过载气导管进入电离区(17)，用于避免可能通过的微小颗粒物堵塞下级传输系统的微孔结构。 6.一种权利要求1-5任一所述装置在快速在线分析材料燃烧产物气成分分析过程的应用，其特征在于：采用权利要求1-5中任一所述装置进行操作，包括如下步骤： A.设定掺杂剂丙酮气、反吹气及燃烧产物载气的进样流速，之后打开上述所有质量流量计(3)、(11)和(13)，设定电烙铁加热的最高温度； B.称量一定质量的待分析材料(6)，将待分析材料(6)附着在电烙铁(5)的加热端； C.将缠有待分析材料(6)的电烙铁(5)密封插接入材料燃烧装置(1)，打开电烙铁(5)电源，开始加热，进入材料燃烧装置(1)的气体将其中的燃烧产物气经过过滤装置(7)的过滤后经过样品气进样管(18)直接进入燃烧产物气检测装置(9)的电离区(17)，同时利用燃烧产物气检测装置(9)对进入的燃烧产物气快速在线采样分析，获得燃烧产物气的成分谱图。 7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：燃烧产物气检测装置(9)为气体进样的负离子模式在线质谱仪，采用真空紫外灯(16)发射的光子对丙酮分子进行电离，获得高产率的电子，电子被载气中的氧气分子捕获后得到氧气负离子，氧气负离子可对电子亲和能强的物质分子进行高效电离，从而获得其特征谱图。
所属类别：	发明专利