通用冷凝粒子計數器助力環境監測新飛躍！
【化工儀器網 項目成果】傳統冷凝粒子計數器主要通過將過飽和蒸汽冷凝在氣溶膠粒子表面，使其長大成為微米級液滴，進而通過光學檢測器實現顆粒物的精確計數。然而，由于醇和水在理化性質上的差異，現有的冷凝粒子計數器(CPC)往往只能針對單一工作液體進行優化設計，形成了醇基CPC和水基CPC兩大類別。
醇基CPC雖能高效使疏水顆粒物長大，但其釋放的醇蒸氣易引入雜質氣體，影響檢測結果；而水基CPC則擅長處理親水顆粒物，但在某些特定環境下使用受限。
在環境監測技術日新月異的今天，清華大學環境學院蔣靖坤教授研究組傳來了一項令人振奮的消息——他們成功研發出一種能夠同時使用醇和水作為工作液體的通用CPC。研究成果以《使用醇和水作為工作液體的通用冷凝粒子計數器》(A convertible condensation particle counter using alcohol or water as the working fluid)為題發表在《氣溶膠科學與技術》(Aerosol Science and Technology)上。
蔣靖坤教授的研究團隊針對上述痛點，通過深入的理論模擬與實驗研究，設計出了一種前所未有的兼容醇和水的通用蒸發室與冷凝室結構。這一創新設計通過精確調控蒸發室溫度、冷凝室溫度及光散射強度等關鍵參數，成功創建了既適用于醇蒸氣也適用于水蒸汽的過飽和冷凝生長環境，實現了在同一臺CPC上使用不同工作液體對氣溶膠粒子的高精度檢測。
實驗結果顯示，該通用CPC在不同工作液體下的表現均十分出色。當使用正丁醇作為工作液體時，其50%計數效率對應的顆粒物直徑分別為10納米(氯化鈉)和7納米(銀)，顯示出對微小顆粒物的卓越檢測能力。而切換到水作為工作液體時，其50%計數效率對應的顆粒物直徑均在3納米左右，進一步拓寬了檢測范圍。
尤為值得一提的是，當環境露點溫度高于冷凝室冷凝溫度時，該CPC還能自動從空氣中收集水汽，為自身補給工作液體，實現了長期自維持運行，大大降低了運行成本和維護難度。
目前，該通用CPC已在北京、上海、深圳等城市大氣環境站以及黑龍江龍鳳山、云南香格里拉、新疆阿克達拉等區域大氣本底站成功應用，并展現出良好的性能表現。不僅驗證了此次創新成果技術的成熟可靠，也體現了其在應對復雜環境挑戰中的巨大潛力。
這一創新成果不僅突破了傳統CPC在設計上的局限性，更為環境監測、機動車尾氣檢測、工業環境監測等多個領域提供了更加高效、靈活的解決方案。同時，該研究成果的發表也為我國在國際環境科學領域贏得了更多的關注與尊重，彰顯了中國科研人員的智慧和貢獻。
(資料來源：清華大學)
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