基于电子天平称重的pm2.5在线监测系统

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1、分类号:密级：UDC：学号：405827212050南昌大学硕士研究生学位论文基于电子天平称重的PM2.5在线监测系统PM2.5OnlineMonitoringSystemBasedonWeighingbyElectronicBalance黄双蕾培养单位（院、系）：资源环境与化工学院指导教师姓名、职称：吴代赦教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：环境科学与工程论文答辩日期：2015年6月2日答辩委员会主席：评阅人：_______2015年月日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的

2、研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）:签字日期：年月8日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）:导师签名（手写）：签字日期：年6月又日签字日期:年论文题目fe轵砑补tRpyw黾污姓名知秦学号论文级别博士□硕士■院/系/所专业开各科fis)渡E_mail备注：■公幵□保密（向校学位办

4、申请获批准为“保密”，年月后公开）摘要摘要随着工业和社会经济的快速发展，大气环境污染问题日益受到重视，出现了以大气颗粒物为典型代表的研究热潮，其中PM2.5由于其来源广、对环境和人体健康影响深远成为关注热点。基于严重的PM2.5污染现状，制定有效的控制治理计划成为燃眉之急，而PM2.5的准确监测是科学治理的重要前提。目前主流的PM2.5监测方法-β射线法和振荡天平法-因受湿度影响较大，使得监测结果与实际污染情况有较大偏差；国内使用的传统离线称重法是校核所有其他方法的基准方法，但是这种手工重量法仅能够手工、间歇式操作

5、，监测耗时长，无法满足长期、即时、在线的大气质量监测要求。针对现行主流监测仪器和传统方法的存在的明显缺陷，本文设计了基于电子天平称重的PM2.5在线监测系统，采用冲击式串级大气采样切割器，结合气体即时交换除湿调控温的处理，利用特别设计的采样和称量系统进行滤膜自动采样、电子天平即时称量系统，从而实现了利用传统的电子天平称重的重量法进行大气PM2.5的在线监测连续采样和自动测量。本文提出了一种基于滤膜连续采样、电子天平称重的PM2.5在线监测方法和系统，使得经典的重量法得以在在线监测领域应用。本研究根据冲击采样原理，结

6、合Stokes动力学方程和Michaud的串级采样切割器设计方法，得到采样切割器的主要参数，理论采样粒径为10.6μm和2.5μm时，喷嘴孔径、喷嘴数、喷嘴簇直径、喷嘴长度、冲击距离分别为3mm、30、21mm、5mm、3mm和1mm、49、21mm、5mm、3mm，并提出了冲击式大气串级采样切割器的整体结构方案；本文基于TPU高分子膜的高透湿性，采用气体交换即时除湿调温原理，设计、制作了一套数控气体除湿调温装置，研究了影响该装置运行效果的因素，以优化系统运行的主要参数。结果表明：随着样品气在除湿调温系统内停留时间

7、增长，其除湿量也相应增大，停留时间为27s时除湿达到平衡；干燥气与样品气的流量比对样品气的除湿有重要影响，流量比从0.5增大到1.17时，除湿率随流量比的增大而上升，流量比为1.17时除湿率最大，达到50.97%，流量比增大到1.33以后直到2.0，随着流量比的增大除湿率反而逐渐降低；系统运行参数的优化设置,即样品气在除湿调温系统内停留时间为27s，干燥气与样品气的流量比设3置为1.17时，可对含湿量在63.70g/m以下的任意样品气进行处理使样品出气含I摘要湿量符合国家标准，该除湿系统可满足日常监测需求。本文根据

8、标准重量法，完成了即时采样称量系统的设计，利用托盘携带滤膜夹升降完成PM2.5的采样和称量的状态切换，采用自动校准天平为核心元件完成称量。本文通过设计原理可行性论证、关键子系统设计及加工、影响因子控制研究、运行参数优化，设计了一套基于电子天平称重的PM2.5在线监测系统，突破了传统重量法在PM2.5大气在线监测中的应用，为研制开发我国自主知识产权的PM2.5