一种易挥发液体气态染毒微环境构设特制管和装置及方法

1.本发明涉及气态染毒微环境构设领域，尤其涉及一种用于构设低沸点易挥发液体气态染毒微环境的特制管、装置及方法。


背景技术：

2.低沸点易挥发物质(以下简称目标物质)，现有技术就是把其溶于如甲苯或煤油其他溶剂吸收溶解，使用时通过这些溶剂在自然状态下挥发将易挥发低沸点物质带出来供检测用。该方法存在的问题是：并非所有低沸点易挥发物质都能溶进这些或相应的有机溶剂中；甲苯或煤油等这些有机物溶剂会同目标物一起挥发出现，对检测结果有一定干扰影响，且煤油或甲苯特定味道容易让参加技能考试的人员联想到该种目标物，有直接暴露答案嫌疑；其次是溶解在有机溶剂中的目标物因为挥发难以长时间持续保持稳定浓度，在一个检测周期或培训时段内需要不停向溶剂中添加目标物，而在常温下目标物很容易汽化，其制备、存储、转运、使用较为复杂困难，添加目标物耗时、增加和扩大泄漏风险。若不能随着消耗及时添加目标物，后续检测人员会检测不到正常结果，一旦添加制备了，消耗不完时，回收及储存逸出风险也在升高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于构设低沸点易挥发液体气态染毒微环境的特制管、装置及方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
5.一种低沸点易挥发液体气态染毒微环境构设特制管，包括管材主体、第一堵头、第一卡箍、第二堵头和第二卡箍，所述第一堵头和所述第二堵头的外径均与所述管材主体内径相适配能够堵住所述管材主体；所述第一卡箍和所述第二卡箍均与所述管材主体相适配，能够箍紧塞入所述堵头的所述管材主体的端部；所述第一堵头和第一卡箍相互配合封住所述管材主体一端，所述第二堵头和第二卡箍相互配合封住所述管材主体的另一端，令所述管材主体的中间部分形成气密空间，所述气密空间内装有所述低沸点易挥发液体。
6.优选的，所述管材主体选用聚四氟乙烯材质的管材主体，所述管材主体的长度为9-20cm；所述堵头的长度小于3cm，剪取聚四氟乙烯棒制得；所述卡箍选用304不锈钢材质。
7.优选的，所述管材主体的长度为10cm；所述堵头的长度为2cm。
8.所述特制管的制造方法，将管材剪成9-20cm长段制成管材主体一根，将聚四氟乙烯棒剪成小于3cm长的小段制成堵头，共制两个堵头，将304不锈钢卡箍切割成小于3cm长的小段制成卡箍，共制两个卡箍；针对所述管材主体、所述堵头和所述卡箍，先用清洗液超声波清洗再用去离子水清洗，再烘干后装入密封袋内密封待用；
9.压紧堵头，先在所述管材主体一端塞入一个所述堵头，再套上一个所述卡箍，使末端面平齐，使用压紧设备压紧所述卡箍并保持1.5-2分钟以上，通过对所述卡箍、所述管材主体端部和所述堵头的挤压，令三者之间形成气密组合；
10.将压制好一端堵头的管材主体置于通风橱柜内，用移液枪快速向所述管材主体内转移入低沸点易挥发液体，并迅速用另外一个堵头快速塞入封堵，再套上卡箍，采用同样方法将所述卡箍压紧保持1.5-2分钟以上制成所述特制管，暂存于密封瓶内并放入冰箱冷冻层暂存待用。
11.优选的，将聚四氟乙烯管材剪成10cm长段制成所述管材主体，将聚四氟乙烯棒剪成2cm长的小段制成所述堵头，将304不锈钢卡箍切割成2cm长的小段制成所述卡箍。
12.一种低沸点易挥发液体气态染毒微环境构设装置，包括所述的特制管。
13.优选的，还包括第一供气装置、第二供气装置、恒温冷阱腔体、挥发室、混合室和混合气测试端口，所述挥发室设置在所述恒温冷阱腔体内，所述特制管置于所述挥发室内，所述第一供气装置通过所述挥发室的进气管向所述挥发室内供气，令带有所述特定管内壁溢出的气体从所述挥发室的排气管经管道进入到混合室；所述第二供气装置与所述混合室连接，为所述混合室供气，以稀释所述混合室内的气体，所述混合室与所述混合气测试端口相连，经稀释后的混合气体经所述混合气测试端口排出。
14.优选的，所述第一供气装置包括第一气泵、第一干燥塔、第一单向阀和第一质量流量控制器，所述第一气泵、所述第一干燥塔、所述第一单向阀和所述第一质量流量控制器通过管道顺序连接；所述第二供气装置包括第二气泵、第二干燥塔、第二单向阀和第二质量流量控制器，所述第二气泵、所述第二干燥塔、所述第二单向阀和所述第二质量流量控制器通过管道顺序连接。
15.优选的，所述挥发室顶盖上设置有进气管和排气管，所述进气管的下端管口处于所述挥发室靠近底部位置，所述进气管的上端管口通过管路与所述第一质量流量控制器的出气口连通，所述排气管的下端管口处于靠近所述挥发室顶盖内侧位置，所述排气管的上端管口通过管路与所述混合室连通。
16.一种低沸点易挥发液体气态染毒微环境构设方法，基于所述装置进行构设，包括以下步骤：
17.将所述特制管装入所述挥发室内，连接好气路和电源，启动装置，调整所述恒温冷阱腔体的温度，令所述挥发室内的特制管内的物质通过管壁溢出，所述第一气泵产生吹扫气流经过所述第一干燥塔干燥、经过所述第一单向阀、所述第一质量流量控制器和所述挥发室顶盖上的进气管进入所述挥发室进行吹扫，令所述特制管内溢出的气态物质被从所述挥发室顶盖上的排气管带出流入所述混合室；所述第二气泵产生稀释气流经过所述第二干燥塔干燥、经过所述第二单向阀和所述第二质量流量控制器流入所述混合室，所述混合室内的气体经所述测试端口排出，从而构设气态染毒微环境；
18.通过控制所述第一质量流量控制器的流量和所述第二质量流量控制器的流量，以及通过调整放入所述挥发室内所述特制管的数量，以及通过控制所述恒温冷阱腔体内温度，来调节所述气态染毒微环境中气体的浓度。
19.本发明的有益效果是：
20.应用本发明构设低沸点易挥发液体气态染毒微环境，不再依赖于传统的溶剂带出法，而是使用约束扩散空气带出法。相较于纯品目标物质储存于玻璃瓶内传统做法，使用本发明的特制管，将目标物质封装于内，方便储存，运输及使用，而且一次分装，可多次反复使用，不用时通过处理，使其安全储存于专用库内，减少出库用不完必须销毁的一次性式使用
浪费，提高使用效率。本发明能够持续稳定地输出目标物染毒动态气流，其浓度可调范围大，可使目标物专用检测管显正反应颜色。
附图说明
21.图1是本发明的特制管结构示意图；
22.其中：1是堵头，2是卡箍，3是聚四氟乙烯管材，4是压紧卡箍时在卡箍上形成的密封凹槽；
23.图2是本发明的装置的结构示意图；
24.其中：5是第一气泵，6是第一干燥塔，7是第一单向阀，8是第一质量流量控制器，9是挥发室，10是恒温冷阱腔体，11是特制管，12是混合气测试端口，13是混合室，14是第二质量流量控制器，15是第二单向阀，16是第二干燥塔，17是第二气泵。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.聚四氟乙烯材料是一种具有稳定结构的分子材料，具有耐酸碱腐蚀性、较高的热稳定性、抗拉伸性，该材料制成的圆桶形管壁，在一定温度条件下，管壁分子间结构孔隙能对于内密封的低沸点易挥液体(以下简称目标物质)生成的一定蒸气压强作用下使该气体分子向管壁外渗透和扩散，利用这一特性，可使符合要求的特定目标物制成特制管，并用于动态气流微环境的构设，在某些特定训练或检测场合，具有一定的应用前景。本发明涉及材料技术应用领域，可供特定场合气体检测训练使用，也可以为相关科学研究提供符合一定物理化学性质的有毒有害物质动态气流。
27.本发明涉及两个关键构件，一个是起核心作用的特制管，另一个是提供辅助支持系统的装置。将所述“特制管”放在位于所述装置中的“低温可调恒温冷阱”腔体内的挥发室中。分体式设计圆筒型挥发室顶盖上装有进气管和排气管，其中进气管插入至挥发室靠近底部位置。由第一气泵提供的吹扫气流，经过活性炭、硅胶过滤层(第一干燥塔)过滤除湿后经过第一质量流量控制器(mf1)控制，从挥发室底部将“特定管”内溢出的目标物质带出到挥发室顶部的排气管口，经排气管进入到混合室。
28.由第二气泵提供的稀释气流，经过活性炭、硅胶过滤层(第二干燥塔)过滤除湿后并经过第二质量流量控制器(mf2)控制进入混合室，与吹扫气流汇合混匀，进入多通道检测口，供检测人员进行检测训练或考核。
29.实验表明，本方法及装置能够持续稳定地输出目标物质染毒动态气流，其浓度可调范围大，可使目标物质专用检测管显正反应颜色，本“特制管”可多次使用，“特制管”内封存的目标物质在存储及使用方面，比液态纯品目标物质更加安全。且目标物质气态染毒浓度可通过调整吹扫气流和稀释气流的流量比例，调整所述恒温冷阱腔体的温度，以及“特制管”内目标物质装填体积、“特制管”使用根数等多种因素进行调节。
30.在制作特制管时可以使用任何能够对卡箍、管材端部和堵头三个部件进行挤压，令三者形成稳固气密组合的设备。本实施例中使用台钳和压制模具组合完成压制。所述压
制模具为四段式压制模具，每段包括半圆形孔道及中央凸起设计，用丝杆和螺帽两两组装，形成两个较大“半器件”，这两个“半器件”通过销钉和销孔精确定位，合在一起形成压制模具，在台钳加压下，通过对卡箍、管材、堵头三个部件的挤压，三者之间形成气密组合。台钳为施加变形的主要挤压力源，压制模具两个“半器件”组成的圆环状凸起是使304不锈钢卡箍发生形变的直接施力点，从而在卡箍上形成两道凹槽，令气密性更佳且更牢固。“特制管”管材被两端的堵头、卡箍封装于其间的目标物质液体，就制成了目标物质“特制管”。
31.在通风橱内，将液态目标物质转移至一端已经封堵的特制管内，然后立即在另一端迅速用堵头堵上并套设卡箍固定，制成“特定管”后放置在可调温的低温恒温冷阱内。通过调节气流比例、恒温温度、增减目标物质装填量、“特制管”数量。装置实现动态目标物质微环境的构设，满足检测需要。
32.通过低温恒温控制与流量调节特定低沸点易挥发危化品液体由特制管向外挥发速度和稀释比。管材的材料选型(ptfe材质、内外5mm、外径6mm尺寸管材的长度10cm)。半导体致冷与电阻加热共同控制恒温冷阱腔体内挥发室及特制管在指定温度下恒温。
33.本实施例的低沸点易挥发液体气态染毒微环境构设方法及装置，基于台钳和压制模具，对于选取的聚四氟乙烯管材、堵头、卡箍和特定低沸点易挥发液体危化品进行组合制作，制成特制管，并结合特制管试验，研制了一种构设装置，装置与特制管一并使用，使该构设装置对两种低沸点易挥发危险化学品如氢氰酸和光气实现稳定染毒效果，浓度稳定性好，能实现定场合检测训练教学及部分科研实验的需要。
34.本发明使这类目标物质的染毒微环境构设，不再依赖于传统的溶剂带出法，而是使用约束扩散空气带出法。相较于纯品目标物质储存于玻璃瓶内传统做法，使用本发明制成特制管，将目标物质封装于内，方便储存，运输及使用，而且一次分装，可多次反复使用，不用时通过特定方法处理，使其安全储存于专用库内，减少出库用不完必销须销毁的一次性式使用浪费，提高使用效率。所述特定方法即存于密封瓶内并放入冰箱冷冻层。
35.本实施例制成的装有hcn的特制管与构设装置一起使用，构设成的hcn动态气流微环境，浓度稳定可调，满足特定场合检测实际需要。与现有构设方法相比，采用本方法和装置，具有制作简便、快速布设、浓度稳定、安全、可反复使用等优点，拓展了检测用染毒微环境构设的方法及应用前景。
36.本实施例的特制管的具体制备过程如下：
37.将ptfe(聚四氟乙烯)管剪成10cm长段，ptfe棒剪成2cm小段，将304不锈钢卡箍切割成2cm小段，先用清水加迪康洗液超声波清洗，再用去离子水清洗，烘干后密封袋内密封待用。
38.依托台钳和压制模具，先将10cm长ptfe管一端塞入2cm长ptfe堵头，在管外套上2cm长不锈钢卡箍，使末端面平齐，放入压制模具，并用台钳夹紧模具至丝杠扳手至最紧位置，保持2min左右。逆时针旋松台钳丝杠扳手，将压制好一端堵头的特制管，在通风橱柜内，用移液枪快速转移入低沸点易挥发危化品目标物质液体，并迅速用另外一段2cm长ptfe棒堵头快速封堵，套上不锈钢卡箍，同上述方法一样，在压制模具上夹紧，用台钳固定夹紧，特制管制成，暂存于密封瓶内，放入冰箱冷冻层暂存待用。
39.将特制管装入装置挥发室内，连接好气路和电源，启动装置。
40.第一气泵和第二气泵分别经过干燥塔干燥，经过各自mfc控制流速比(1.5l/min、
4.5l/min)，一路进入冷阱腔体内的挥发室进行吹扫，另一路气流对吹扫出的染毒气流进行稀释，二路气体在五通阀进气端进入阀内混合，并分四个排气嘴向外排气，构设成染毒气流微环境，分别供四个检测人员检测使用。
41.将制作好的特制管放入装置中，控制吹扫气流流速为1.5l/min，稀释气流流速为4.5l/min，待冷阱腔体温度稳定后，构设特定目标物质气态染毒微环境，使用国际法对染毒动态气流进行检测，特制管和装置构设的危化品hcn连续五天浓度相对标准偏差小于1％。
42.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
43.通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
44.应用本发明构设低沸点易挥发液体气态染毒微环境，不再依赖于传统的溶剂带出法，而是使用约束扩散空气带出法。相较于纯品目标物质储存于玻璃瓶内传统做法，使用本发明的特制管，将目标物质封装于内，方便储存，运输及使用，而且一次分装，可多次反复使用，不用时通过处理，使其安全储存于专用库内，减少出库用不完必须销毁的一次性式使用浪费，提高使用效率。本发明能够持续稳定地输出目标物染毒动态气流，其浓度可调范围大，可使目标物专用检测管显正反应颜色。
45.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种低沸点易挥发液体气态染毒微环境构设特制管，其特征在于，包括管材主体、第一堵头、第一卡箍、第二堵头和第二卡箍，所述第一堵头和所述第二堵头的外径均与所述管材主体内径相适配能够堵住所述管材主体；所述第一卡箍和所述第二卡箍均与所述管材主体相适配，能够箍紧塞入所述堵头的所述管材主体的端部；所述第一堵头和第一卡箍相互配合封住所述管材主体一端，所述第二堵头和第二卡箍相互配合封住所述管材主体的另一端，令所述管材主体的中间部分形成气密空间，所述气密空间内装有所述低沸点易挥发液体。2.根据权利要求1所述的特制管，其特征在于，所述管材主体选用聚四氟乙烯材质的管材主体，所述管材主体的长度为9-20cm；所述堵头的长度小于3cm，剪取聚四氟乙烯棒制得；所述卡箍选用304不锈钢材质。3.根据权利要求2所述的特制管，其特征在于，所述管材主体的长度为10cm；所述堵头的长度为2cm。4.权利要求1-3任一所述特制管的制造方法，其特征在于，将管材剪成9-20cm长段制成管材主体一根，将聚四氟乙烯棒剪成小于3cm长的小段制成堵头，共制两个堵头，将304不锈钢卡箍切割成小于3cm长的小段制成卡箍，共制两个卡箍；针对所述管材主体、所述堵头和所述卡箍，先用清洗液超声波清洗再用去离子水清洗，再烘干后装入密封袋内密封待用；压紧堵头，先在所述管材主体一端塞入一个所述堵头，再套上一个所述卡箍，使末端面平齐，使用压紧设备压紧所述卡箍并保持1.5-2分钟以上，通过对所述卡箍、所述管材主体端部和所述堵头的挤压，令三者之间形成气密组合；将压制好一端堵头的管材主体置于通风橱柜内，用移液枪快速向所述管材主体内转移入低沸点易挥发液体，并迅速用另外一个堵头快速塞入封堵，再套上卡箍，采用同样方法将所述卡箍压紧保持1.5-2分钟以上制成所述特制管，暂存于密封瓶内并放入冰箱冷冻层暂存待用。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将聚四氟乙烯管材剪成10cm长段制成所述管材主体，将聚四氟乙烯棒剪成2cm长的小段制成所述堵头，将304不锈钢卡箍切割成2cm长的小段制成所述卡箍。6.一种低沸点易挥发液体气态染毒微环境构设装置，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的特制管。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括第一供气装置、第二供气装置、恒温冷阱腔体、挥发室、混合室和混合气测试端口，所述挥发室设置在所述恒温冷阱腔体内，所述特制管置于所述挥发室内，所述第一供气装置通过所述挥发室的进气管向所述挥发室内供气，令带有所述特定管内壁溢出的气体从所述挥发室的排气管经管道进入到混合室；所述第二供气装置与所述混合室连接，为所述混合室供气，以稀释所述混合室内的气体，所述混合室与所述混合气测试端口相连，经稀释后的混合气体经所述混合气测试端口排出。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一供气装置包括第一气泵、第一干燥塔、第一单向阀和第一质量流量控制器，所述第一气泵、所述第一干燥塔、所述第一单向阀和所述第一质量流量控制器通过管道顺序连接；所述第二供气装置包括第二气泵、第二干燥塔、第二单向阀和第二质量流量控制器，所述第二气泵、所述第二干燥塔、所述第二单向阀和所述第二质量流量控制器通过管道顺序连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述挥发室顶盖上设置有进气管和排气管，所述进气管的下端管口处于所述挥发室靠近底部位置，所述进气管的上端管口通过管路与所述第一质量流量控制器的出气口连通，所述排气管的下端管口处于靠近所述挥发室顶盖内侧位置，所述排气管的上端管口通过管路与所述混合室连通。10.一种低沸点易挥发液体气态染毒微环境构设方法，其特征在于，基于权利要求6-9任一装置进行构设，包括以下步骤：将所述特制管装入所述挥发室内，连接好气路和电源，启动装置，调整所述恒温冷阱腔体的温度，令所述挥发室内的特制管内的物质通过管壁溢出，所述第一气泵产生吹扫气流经过所述第一干燥塔干燥、经过所述第一单向阀、所述第一质量流量控制器和所述挥发室顶盖上的进气管进入所述挥发室进行吹扫，令所述特制管内溢出的气态物质被从所述挥发室顶盖上的排气管带出流入所述混合室；所述第二气泵产生稀释气流经过所述第二干燥塔干燥、经过所述第二单向阀和所述第二质量流量控制器流入所述混合室，所述混合室内的气体经所述测试端口排出，从而构设气态染毒微环境；通过控制所述第一质量流量控制器的流量和所述第二质量流量控制器的流量，以及通过调整放入所述挥发室内所述特制管的数量，以及通过控制所述恒温冷阱腔体内温度，来调节所述气态染毒微环境中气体的浓度。

技术总结
本发明提供一种用于构设低沸点易挥发液体气态染毒微环境的特制管、装置及方法。特制管包括管材主体、第一堵头、第一卡箍、第二堵头和第二卡箍，所述第一堵头和所述第二堵头的外径均与所述管材主体内径相适配能够堵住所述管材主体；装置包括所述的特制管，还包括第一供气装置、第二供气装置、恒温冷阱腔体、挥发室、混合室和混合气测试端口，所述挥发室设置在所述恒温冷阱腔体内，所述特制管置于所述挥发室内；应用本发明，可不再依赖于传统的溶剂带出法，相较于纯品目标物质储存于玻璃瓶内传统做法，使用本发明，方便储存，运输及使用，而且一次分装，可多次反复使用，减少出库用不完必须销毁的一次性式使用浪费，提高使用效率。提高使用效率。提高使用效率。


技术研发人员：张立功 陈传治 马果花 张进 左国民 王鑫 周欢 孙杨 吴英楠 徐勇 聂坤林 朱齐圣 张永谦
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军防化学院
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/23