催化汽提器 CS（Catalytic Stripper）

简介

气溶胶采样在多个科学和工业领域中都占据关键地位，涵盖空气质量、排放控制、毒理学研究等诸多方面。催化汽提器CS（ Catalytic Stripper ）一直是精准测量固体气溶胶的核心工具，尤其在需要分离非固体组分的应用场景中不可或缺。通过将挥发性和半挥发性化合物化学转化为非反应性气体，催化汽提器确保仅对颗粒物的固体组分进行测量。

催化汽提器的工作原理与气溶胶测量中常用的蒸发管ET（Evaporation Tube）或热脱附器TD（Thermal Denuder）相似，这三种设备均通过将气溶胶进样口加热至特定温度，使挥发性物质转化为气相以实现分离。但催化汽提器的核心优势在于其催化活性设计：与仅让挥发性物质凝结在内部表面或重新凝结成气溶胶形式的蒸发管不同，催化汽提器利用加热的催化剂，将碳氢化合物及其他非固体物质化学转化为非反应性气态物质，确保从催化汽提器中排出的气溶胶仅包含原始样品中的固体组分。

型号

应用（4）：船舶排放测量

奎蒂宁等人（2024年）对配备洗涤系统的现代邮轮发动机排放的颗粒物进行了全面表征，评估了船舶发动机燃烧重质燃料油（HFO）和船用瓦斯油（MGO）时的颗粒物排放情况。该研究重点介绍了在采样装置中使用催化汽提器去除挥发性和半挥发性组分，以此分析船舶排放中的非挥发性组分。

测量装置

研究人员在一艘邮轮的两台发动机上开展了测量实验，分别在洗涤系统的上游和下游进行采样。在在线气溶胶仪器的上游安装了催化汽提器，用于研究非挥发性颗粒物。该催化汽提器在350℃下运行，其核心作用是在进行粒径分布（PSD）测量前，去除尾气中的挥发性组分，使研究人员能够分离出非挥发性组分，从而更清晰地了解洗涤系统对颗粒物排放的影响。

图1为仪器布局示意图，标注了催化汽提器在采样管路中的安装位置，展现了其在对颗粒物进行详细分析前调节尾气样品性质的作用（奎蒂宁等人，2024年）。

图2为发动机75%负荷下，洗涤系统前后新鲜颗粒物和非挥发性颗粒物的粒径分布图。该图表明，催化汽提器可有效去除挥发性组分，使研究人员能够聚焦于非挥发性颗粒物的分析，这对于准确理解洗涤系统对颗粒物排放的实际影响至关重要（奎蒂宁等人，2024年）。

关键研究发现

催化汽提器的使用通过去除粒径较小的挥发性颗粒物，显著改变了颗粒物的粒径分布，凸显了非挥发性组分在船舶排放中的重要性。研究发现，洗涤系统可有效减少新鲜颗粒物的数量，尤其是粒径小于20纳米的颗粒物，但对粒径大于50纳米的非挥发性颗粒物的影响较小，这类颗粒物通常包含燃料燃烧产生的黑碳和金属化合物。

参考文献

奎蒂宁, N.、蒂莫宁, H.、卡亚莱宁, P.、穆尔托宁, T.、维萨拉, H.、布洛斯, M.、洪卡宁, M.、莱托兰塔, K.、阿克科-萨克萨, P.、龙科, T.（2024年）。配备洗涤系统的现代邮轮船载尾气颗粒物的深入表征。《全环境科学》，946卷，174052页。https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174052。