本實(shí)用新型涉及化學(xué)分析領(lǐng)域，特別涉及一種基于粒徑的PM2.5篩選裝置。

背景技術(shù)：

PM2.5即細(xì)顆粒物，是指大氣環(huán)境中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或者等于2.5μm的顆粒物。雖然PM2.5是地球大氣空氣中含量極少的一部分，但它對(duì)環(huán)境和人類健康影響極大，不同粒徑的可吸入顆粒物滯留在呼吸道的不同部位將導(dǎo)致不同的呼吸道疾病，而且PM2.5嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量和能見度。因此，基于粒徑分離PM2.5可用于具體分析PM2.5對(duì)人體健康和環(huán)境的影響。

目前，基于粒徑分離空氣中顆粒物的主要方法有：(1)濾膜稱重法，是通過采樣器以恒定速率抽取一定量體積空氣，空氣中的顆粒物被截留在濾膜上，結(jié)合濾膜重量在采樣前后的變化和采樣空氣體積，計(jì)算出濃度；但是一些極細(xì)小的顆粒還是能穿過濾膜造成結(jié)果偏低，同時(shí)其他物質(zhì)也可能被濾膜吸附造成結(jié)果偏高。(2)光散射法，由于在實(shí)際過程中光的散射和顆粒物濃度之間的關(guān)系受到顆粒物的化學(xué)成分、形態(tài)、比重等因素的影響，該技術(shù)的準(zhǔn)確性不高。(3)β射線法，其基本原理是利用堆積在適應(yīng)濾膜上的顆粒物對(duì)碳-14釋放的β射線衰減量的變化來測(cè)量大氣顆粒物質(zhì)量的變化，但是測(cè)定數(shù)據(jù)一般存在偏差，而且在潮濕高溫區(qū)域的故障率很高。(4)微量震蕩天平法，主要是利用錐形元件微量振蕩天平原理，但是目前的技術(shù)無法解決樣品加熱后揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)的損失，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏低。而且，上述皆為粒徑范圍層面上的顆粒物分離方法，分離結(jié)果較為粗糙，不能根據(jù)其粒徑對(duì)PM2.5進(jìn)行精確分離，從而對(duì)PM2.5的檢測(cè)和后續(xù)分析造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種基于粒徑的PM2.5篩選裝置，這種裝置可以對(duì)PM2.5進(jìn)行精確分離，而且工藝簡(jiǎn)單、操作方便。

本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于粒徑的PM2.5篩選裝置，是根據(jù)細(xì)顆粒物尺寸的大小對(duì)細(xì)顆粒物進(jìn)行篩選，包括密閉容器1和兩個(gè)以上托盤，托盤置于密閉容器1的內(nèi)部。

一種基于粒徑的PM2.5篩選方法，是根據(jù)細(xì)顆粒物尺寸的大小對(duì)細(xì)顆粒物進(jìn)行篩選，包括下述步驟：

(1)將一定量的經(jīng)干燥后的待檢空氣通入密閉容器1中，密閉容器1中平放兩個(gè)或以上的托盤；

(2)然后將密閉容器1密封，靜置10～30分鐘，使待檢空氣中的細(xì)顆粒物5充分沉積到各個(gè)托盤的對(duì)應(yīng)尺寸的陣列凹坑6中；

(3)從密閉容器1中取出所有的托盤，分別從不同尺寸的陣列凹坑6中提取相應(yīng)粒徑的細(xì)顆粒物5，并進(jìn)行檢測(cè)分析。

所述托盤的尺寸為：長(zhǎng)寬1～500mm，厚度1～5mm，形狀不限，可方可圓；優(yōu)選尺寸為100*100*1mm。

所述托盤具有不同直徑尺寸的均布的陣列凹坑，凹坑是盲孔；凹坑中開有與凹坑同軸心的通孔；凹坑和通孔組成二層結(jié)構(gòu)，凹坑和通孔的直徑根據(jù)篩選的細(xì)顆粒物的粒徑來定，盲孔用于收集對(duì)應(yīng)粒徑的細(xì)顆粒物，通孔用于將小于該對(duì)應(yīng)粒徑的細(xì)顆粒物排出；凹坑數(shù)量越多，收集細(xì)顆粒物越多。

托盤中凹坑的數(shù)量為10000～10⁸個(gè)，凹坑之間的間距為0.1～0.5um，凹坑呈矩形陣列居中于托盤。而且，托盤的形狀、尺寸、凹坑間距、數(shù)量及陣列方式可以根據(jù)具體需要改變和優(yōu)化。

所述托盤的材料是金屬、聚合物或玻璃等表面光滑且易于微細(xì)加工的材料。

托盤上的凹坑和通孔是通過微細(xì)制造技術(shù)加工而成，形狀精度可控；凹坑底部可加工成半球形，方便小于等于通孔直徑的細(xì)顆粒物從通孔中排出，防止其殘留在凹坑中。

所述托盤有3個(gè)，包括托盤一2、托盤二3、托盤三4。

托盤一2的凹坑6直徑為0.5um，深度為0.5um，用于收集粒徑小于等于0.5um的細(xì)顆粒物5。

托盤二3的凹坑6直徑為1.5um，深度為1.5um，凹坑中開有與凹坑同軸心的直徑為0.5um的通孔7，用于收集粒徑在0.5-1.5um之間的細(xì)顆粒物5，其中粒徑小于等于0.5um的細(xì)顆粒物5會(huì)通過托盤二3的通孔7排出，不會(huì)殘留在其凹坑6中。

托盤三4的凹坑6直徑為2.5um，深度為2.5um，凹坑中開有與凹坑同軸心的直徑為1.5um的通孔7，用于收集粒徑在1.5-2.5um之間的細(xì)顆粒物5，其 中粒徑小于等于1.5um的細(xì)顆粒物5會(huì)通過托盤三4的通孔7排出，不會(huì)殘留在其凹坑6中。

還可以通過制備不同直徑的陣列凹坑來實(shí)現(xiàn)不同粒徑大小的細(xì)顆粒物的收集。

步驟3中，托盤一2收集的細(xì)顆粒物5的粒徑小于等于0.5um；托盤二3收集的細(xì)顆粒物5的粒徑在0.5-1.5um之間；托盤三4收集的細(xì)顆粒物5的粒徑在1.5-2.5um之間。

本裝置的原理是過濾原理，理論上將細(xì)顆粒物視為圓球，單個(gè)凹坑的直徑和深度決定收集細(xì)顆粒物的大小和個(gè)數(shù)；其中托盤一2的凹坑用于收集粒徑小于等于0.5um的細(xì)顆粒物，一個(gè)凹坑容納一個(gè)細(xì)顆粒物；托盤二3的凹坑用于收集粒徑在0.5-1.5um之間的細(xì)顆粒物，其中粒徑小于等于0.5um的細(xì)顆粒物會(huì)通過通孔排出；托盤三4的凹坑用于收集粒徑在1.5-2.5um之間的細(xì)顆粒物，其中粒徑小于等于1.5um的細(xì)顆粒物會(huì)通過通孔排出；單個(gè)凹坑的直徑和深度決定所容納細(xì)顆粒物的大小和數(shù)量，理論上單個(gè)凹坑容納單個(gè)對(duì)應(yīng)粒徑的細(xì)顆粒物，陣列凹坑的數(shù)量越多，則收集的細(xì)顆粒物越多；而且待檢空氣經(jīng)干燥后通入，防止細(xì)顆粒物粘附和團(tuán)聚；細(xì)顆粒物經(jīng)靜置后容納在凹坑中，便于提取和檢測(cè)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：

(1)本實(shí)用新型是基于粒徑大小收集細(xì)顆粒物，其收集精度高，收集數(shù)量可控。

(2)本實(shí)用新型將待檢空氣進(jìn)行干燥處理，使得細(xì)顆粒物不會(huì)粘附和團(tuán)聚，而且提取和檢測(cè)方便。

(3)本實(shí)用新型通過在托盤上采用微細(xì)制造技術(shù)制備出具有不同大小的均布陣列凹坑來實(shí)現(xiàn)，凹坑直徑和深度可控。

附圖說明

圖1為密閉容器及托盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為細(xì)顆粒物沉積過程的示意圖。

圖3為細(xì)顆粒物沉積在托盤的示意圖。

圖中，1：密閉容器；2、托盤一；3、托盤二；4、托盤三；5、細(xì)顆粒物； 6、凹坑；7、通孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

一種基于粒徑的PM2.5篩選裝置，是根據(jù)細(xì)顆粒物尺寸的大小對(duì)細(xì)顆粒物進(jìn)行篩選，包括密閉容器1和托盤一2、托盤二3、托盤三4，三個(gè)托盤置于密閉容器的內(nèi)部。

一種基于粒徑的PM2.5篩選方法，是根據(jù)細(xì)顆粒物尺寸的大小對(duì)細(xì)顆粒物進(jìn)行篩選，包括下述步驟：

(1)將一定量的經(jīng)干燥后的待檢空氣通入密閉容器1中，密閉容器1中平放三個(gè)托盤：包括托盤一2、托盤二3、托盤三4，如圖1所示；

(2)然后將密閉容器1密封，靜置10～30分鐘，使待檢空氣中的細(xì)顆粒物5充分沉積到各個(gè)托盤的對(duì)應(yīng)尺寸的陣列凹坑6中，如圖2所示；

(3)從密閉容器1中取出所有的托盤，分別從不同尺寸的陣列凹坑6中提取相應(yīng)粒徑的細(xì)顆粒物5，并進(jìn)行檢測(cè)分析，如圖3所示，其中，托盤一2收集的細(xì)顆粒物5的粒徑小于等于0.5um；托盤二3收集的細(xì)顆粒物5的粒徑在0.5-1.5um之間；托盤三4收集的細(xì)顆粒物5的粒徑在1.5-2.5um之間。

托盤一2的凹坑6直徑為0.5um，深度為0.5um，用于收集粒徑小于等于0.5um的細(xì)顆粒物5。

托盤二3的凹坑6直徑為1.5um，深度為1.5um，凹坑中又開有與凹坑同軸心的直徑為0.5um的通孔7，用于收集粒徑在0.5-1.5um之間的細(xì)顆粒物5，其中粒徑小于等于0.5um的細(xì)顆粒物5會(huì)通過托盤二3的通孔7排出，不會(huì)殘留在其凹坑6中。

托盤三4的凹坑6直徑為2.5um，深度為2.5um，凹坑中又開有與凹坑同軸心的直徑為1.5um的通孔7，用于收集粒徑在1.5-2.5um之間的細(xì)顆粒物5，其中粒徑小于等于1.5um的細(xì)顆粒物5會(huì)通過托盤三4的通孔7排出，不會(huì)殘留在其凹坑6中。