多分散气溶胶发生器是一种能够产生粒径分布范围较宽(几何标准差通常大于1.2)的气溶胶粒子的设备。与单分散发生器(产生单一粒径)不同,它生成的粒子尺寸覆盖一个连续的谱系,更接近自然界或工业环境中的真实颗粒物状态。在PM2.5粉尘浓度校准系统中,它扮演着标准挑战源的角色,用于模拟实际污染环境,对监测仪器进行性能测试、线性校准和效率验证。
一、 核心工作原理
多分散气溶胶发生器主要基于雾化-撞击-干燥的物理过程,常见技术路线如下:
1.压缩空气雾化(Laskin喷嘴/双流体雾化):这是最主流的冷发生技术。压缩空气高速通过特制喷嘴(如Laskin喷嘴),利用文丘里效应将液体(如DEHS、PAO油或盐溶液)吸入并剪切破碎成微小液滴。
2.惯性撞击分离:初级雾化产生的液滴粒径分布极宽(含大量>1μm的粗颗粒)。气流携带液滴高速撞击挡板或发生器内壁,大颗粒因惯性大被截留回流,小颗粒(通常<1μm,主峰0.2-0.5μm)随气流逸出,从而获得“窄化”的多分散气溶胶。
3.干燥与蒸发(针对盐溶液):若使用NaCl、KCl溶液,需经过加热或与干燥空气混合,使水分蒸发,留下固态盐结晶颗粒,形成多分散固体气溶胶。
1.气源系统:外接或内置无油空压机,提供洁净、稳定的压缩空气。
2.储液单元:盛装发生介质(DEHS、PAO、NaCl溶液)的容器,通常为玻璃或不锈钢材质。
3.雾化头:核心部件,包含多个Laskin喷嘴或双流体喷嘴,实现液体破碎。
4.撞击室/挡板:位于喷嘴出口正前方,用于去除大液滴,控制输出粒径上限。
5.稀释与混合系统:将高浓度原生气溶胶与洁净空气混合稀释,以达到校准所需的特定质量浓度(如0-1000 μg/m³可调)。
三、 在PM2.5校准系统中的应用
在PM2.5校准系统中,该设备用于:
1.线性度测试:发生不同浓度梯度的多分散气溶胶,检验监测仪输出信号与真实浓度的线性关系。
2.切割效率验证:利用其宽粒径分布特性,测试监测仪PM2.5切割器对2.5μm颗粒的分离效率。
3.比对校准:作为标准源,与待校仪器(如β射线仪、光散射仪)进行同步采样比对,计算修正系数。
