流管反应器中有机颗粒物的生产与测定

流管反应器旨在模拟大气有机颗粒物的生产过程，并用于研究颗粒物的机制、过程和表征。使用流管反应器的优点是它能够快速合成各种颗粒数量和质量浓度的气溶胶颗粒。对于此处介绍的装置，流量管反应器配有可移动的喷油器，可以在流量反应器内的不同时间点对有机颗粒物进行采样。

通过各种在线和离线技术（包括扫描移动性颗粒仪和气溶胶颗粒质谱仪）分析流出流管的颗粒物。还将对微粒过滤器进行采样。流管是一个合适的反应器平台，用于进行后分析实验和快速在线，并离线分析产生的颗粒物。

大气颗粒是气候、人类健康和能见度影响的部分。然而，有机颗粒物的生产机制仍然不够，而且不精明。解决这个问题的一个方法是使用流管反应器进行实验室研究，帮助我们了解有机颗粒物的形成和反应机制。

流管反应器由三部分组成。流管实验的第一部分是有机前体的注射。喷射系统由三个元素组成。

注射器泵、玻璃注射器和三滞后玻璃灯泡。有机溶液使用西林泵连续注入玻璃灯泡，然后蒸发。然后，蒸汽被擦拭到流管中，在那里发生反应，产生粒子群体。

流管反应器的第二部分由流管本身和可移动采样器组成。可移动取样器可以控制流管内颗粒的固定时间，从3秒到42秒，从而帮助我们研究这种有机颗粒的腐蚀性机制，也帮助我们切换凝固和冷凝生长之间的总机制。流管反应器系统的最后一部分是分析有机粒子的仪器。

我们有扫描移动性粒子化剂和气溶胶颗粒质量分析仪来研究数量质量浓度，并研究从流管流出的颗粒的形状。执行流量管实验的协议如下所示。流管反应器的气相注入。

根据实验的目的，各种挥发性有机化合物可用作实验的有机前体。阿尔法松木作为将有机前体注入流管反应器的过程的例子。使用微移液器提取一毫升α松果，然后将液体转移到一个五十毫升体积的烧瓶中。

使用两个丁醇填充体积烧瓶到五十毫升，从而稀释阿尔法松酮的比例为一比四十九。摇动体积烧瓶，将溶剂和溶质彻底混合。使用五毫升注射器提取α松果溶液。

用溶液冲洗注射器三次，然后填充整个注射器。清除注射器中的任何气泡。将注射器连接到锋利的针头，然后将注射器移动到注射器喷油器上。

将针尖插入圆形底部烧瓶中，使溶液蒸发。通过调整加热胶带的功率，将蒸发器烧瓶预热至 135 正负 1 摄氏度。将质量流量控制器速率设置为每分钟 5 标准升。

目的是引入每分钟5升的温和流纯化空气，以蒸发和带走从注射器中注入的α松果。打开注射器喷油器，将弹出速率调整为用户设置的值。空气以每分钟四升的标准水平通过臭氧发生器的被动流动。

打开臭氧发生器。通过调整保护发电机内紫外线灯的玻璃管的长度，将臭氧浓度控制到适当的值。打开臭氧浓度监测器。

臭氧浓度稳定后进行实验。流管反应器的颗粒生产。拧管反应器末端的盖，以调整流动管反应器内可移动采样管的位置。

随后更改可移动采样管的不同位置，以实现不同的居住时间。将可移动采样器放在流管反应器的开头，以获得最短的放置时间。将可移动采样器放在流管反应器的末端，以获得最长的保持时间。

将流量管反应器放在一个温度控制的双壁、水套、不锈钢箱中。在每组实验之前执行泄漏检查和水位检查。将水循环器中恒温器的温度设置为 20 摄氏度。

打开主计算机中的温度记录软件，将数据采样时间设置为 10 秒。打开记录按钮时，记录从温度传感器测出的温度。打开压力监测软件，将采样间隔设置为 10 秒。

将采样长度设置为 36，000 点。流管反应器产生的颗粒量特征。通过静电抗管将流量管反应器的出口连接到扫描移动性颗粒尺寸器。

启动记录数字直径分布的软件。创建一个新文件和每个参数以适当的值。通过单击"确定"按钮记录流出流管反应器的粒子的数量直径分布。

将气泡器的两个入口连接到两个掩码流量控制器，以调节流管中风湿空气的湿度。将两个进气口的流量从每分钟零度调整为10标准升，使风湿空气的相对湿度从小于5%改变为大于95%，将气泡口与纳菲翁管的风口连接。将流量管反应器的出口连接到纳菲翁管的主采样入口。

将相对湿度传感器连接到 Nafion 管的插座。测量采样空气的相对湿度。将相对湿度控制设置的插座连接到差分移动分析仪的入口。

通过静电防管将差分移动分析仪的插座连接到 APM 仪器的入口。将 APM 的插座连接到冷凝颗粒计数器。按下相应的电源按钮，打开 APM 仪器和 APM 控制盒。

单击 APM 控制框上的"远程"按钮，以便从计算机中的软件界面操作仪器。打开 APM 控制软件。单击视频中显示的"文件和加载"按钮加载预设扫描文件。

单击 APM 控制软件的"开始"按钮，以便 APM 仪器开始收集数据。通过循环甲醇水清洁硅基板，并再次清除甲醇，以清除任何污染。使用温和的氮气流动干燥基材。

将清洁基板放在纳米气溶胶取样器的电极上。用胶带固定基板的边缘，以保持其在收集过程中的稳定。打开纳米气溶胶采样器。

将电压设置为负 9.9 千伏。将流量设置为每分钟 1.8 升。之后，从纳米气溶胶采样器中取出装有收集的颗粒的硅基板。

通过扫描电子、显微镜或表面分析，对基材上的颗粒进行进一步分析，如形态。代表性结果。有机颗粒物的数量和质量浓度根据选定的α松和臭氧浓度而产生。

如本表所示，这些条件产生 4.4 正负 6 至 6.3 正负 7 倍 10 到 5 粒每厘米立方体和质量浓度 10 至 10 至 4 微克每米立方体。可以在流管反应器内研究粒子组动态特性的演变。此图显示了此实验的气溶胶颗粒总体数直径分布。

颗粒的总数浓度和模式直径随着着用时间的增加而增加。粒子质量和运动直径用于计算粒子亚群的动态形状因子。此图显示了不同移动直径和湿度水平下从流管流出的粒子的动态形状因素。

随着RH的增加，Kai在所有三个种群中都减少，在35%的相对湿度下达到1.02正负01的最终值，并且与球状粒子的不确定性相对应。上述流管反应器是研究物理或化学性质和有机粒子进化的重要工具。然而，相对较短的居住时间和高前体浓度限制了其研究在近距离环境条件下形成的有机颗粒的能力。

我们已经表明，流管可以合成粒子在非常广泛的质量浓度和数量浓度范围，非常适合区分颗粒毛从凝血到冷凝。流管也适合在相对高质量下收集有机颗粒。