隨著國家對大氣環(huán)境質量管控力度的加大，揮發(fā)性有機物監(jiān)測與管控的加強，對環(huán)保設施穩(wěn)定運行的要求越來越高。大量的工程應用以及實驗室反復測試表明，在超低排放改造后，如果不能在煙氣進入氮氧化物、二氧化硫的測量儀表前，除去煙氣中的水分，將嚴重影響煙氣系統(tǒng)測量的準確性、真實性和穩(wěn)定性。同時，近些年對溫室氣體的連續(xù)監(jiān)測，樣氣里的水汽成分對溫室氣體監(jiān)測造成不同程度的干擾，因此需要進行降低水汽含量的樣氣自動除水前處理操作。

常見除水方式有兩種：半滲透膜吸附、冷阱吸附后升溫解吸。

Nafion交換膜是對水氣具有高度選擇性的半滲透膜。Nafion交換膜除濕的驅動力是管內外的水汽壓力梯度（即濕度差），而非壓力差或溫度差。即使Nafion管內壓力低于其周圍的壓力，Nafion交換膜照樣能對樣氣進行干燥。只要管內外濕度差存在，水蒸氣的遷移就始終進行，因此需要干燥、潔凈、連續(xù)的反吹氣在Nafion交換膜的外側進行反吹，Nafion交換膜壁吸收的水份，蒸發(fā)到干燥的反吹氣中被帶走。

由于Nafion交換膜沒有機械運動部件，氣態(tài)除濕且無冷凝水析出，所以比常見的冷凝器有許多優(yōu)點。與傳統(tǒng)的樣氣除濕處理部件相比，在連續(xù)的除濕過程中，Nafion交換膜是具有氣態(tài)除濕并保持待測煙氣組分不流失優(yōu)點的獨特技術。

Nafion交換膜在使用中的優(yōu)點：反應快速（<0.1秒）、耐溫、耐壓、選擇性好、過程簡單、體積小巧，沒有可拆分的零部件，一般無需維護以及無能耗等。

Nafion交換膜在使用中的局限性：一是必須使用露點很低的潔凈儀表空氣或氮氣；二是不能有大量顆粒污染物或油類聚集。通常建議Nafion管前的過濾精度<1μm，顆粒物聚集在 Nafion管表面，影響除濕效果；三是不能有液態(tài)水，否則 Nafion發(fā)生的自催化反應會導致 Nafion管變冷，從而失去干燥功能。為確保 Nafion交換膜平穩(wěn)、高效除濕，樣氣和反吹氣體必須除油、除塵，并提高 Nafion管的運行溫度，保證其高于煙氣露點溫度，確保無液態(tài)水析出。

低溫冷阱cold trap，常用作氣體冷阱濃縮儀，應用于大氣樣品前處理，樣品在低溫狀態(tài)下被吸附在捕集管內，捕集結束后，迅速升溫，將捕集管內吸附物質脫附后送入色譜儀進行分析。這是冷阱低溫濃縮技術的一個應用分支。

低溫冷阱的另一個重要應用，是作為氣體除水裝置。?選擇不同溫度的冷阱，可以實現(xiàn)不同技術要求的除水能力。在樣氣前處理過程中，冷阱除水，可以達到極低的水氣含量。在氣體露點溫度達到-50℃以下的除水應用里，水汽含量明顯優(yōu)于Nafion交換膜的指標。

長流儀器低溫冷阱，冷阱溫度可達-50℃、-65℃、-80℃、-100℃、-120℃，或更低溫度，采用進口品牌制冷壓縮機，冷阱性能穩(wěn)定可靠，可在很寬的環(huán)境溫度下長期連續(xù)運行。-50℃、-65℃、-80℃低溫冷阱，是大氣CO2連續(xù)監(jiān)測的成熟可靠的除水方案。

以往技術中，對大氣溫室氣體進行除水處理的方式，是將冷凝管置于-50℃酒精低溫槽內，并向冷凝管內通入氣體，氣體經(jīng)過低溫冷凝管時，空氣中的水凝結在冷凝管內，達到除水的目的。但是在冷凝管使用較長時間后，冷凝管內壁上會累積很多的冰，將影響冷凝管內氣體的通過量；在冷凝管內壁結冰較多后，則冷凝管內氣體流通困難甚至堵塞，此時需要人工更換冷凝管，導致人力成本增加。也由于更換冷凝管時會使得原來氣路斷開，造成檢測的數(shù)據(jù)不連續(xù)，影響檢測效果，并且會對氣路造成污染，影響后續(xù)氣體檢測的準確性。

示例：長流儀器-50℃樣氣除水冷阱，型號：CT4-50

簡介：在大氣環(huán)境二氧化碳連續(xù)監(jiān)測的設備里，水汽成分對CO2監(jiān)測造成嚴重的干擾，因此需要對樣氣除水，以達到水汽含量低于500ppm、100ppm、10ppm以下。低溫冷阱的主要作用就是除去樣氣里的水分。其中的低溫部件，具備較大的低溫表面積，利用低溫表面冷凝吸附，除去樣氣里的水分，即可實現(xiàn)樣氣除水。

在低溫冷阱里，增加氣路閥門等部件后，就是一臺氣體自動除水系統(tǒng)，一種自動低溫除水冷阱。比如布置2套氣路，一套除水，另一套間歇性除冰，交替使用，就可以實現(xiàn)連續(xù)的樣氣前處理除水操作，滿足大氣環(huán)境CO2連續(xù)監(jiān)測的要求。

大氣環(huán)境CO2監(jiān)測的水汽捕集冷阱，也稱為大氣CO2監(jiān)測的除水冷阱。上圖所示的低溫除水冷阱，已批量應用于大氣環(huán)境CO2監(jiān)測的樣氣前處理。長流儀器低溫冷阱主要技術參數(shù)如下表：

在大氣環(huán)境VOCs監(jiān)測領域，色譜儀的樣品前處理中的冷聚焦和熱解析應用中，最低溫度為-135℃專用冷阱裝置，得到了批量應用。在大氣環(huán)境溫室氣體CO2連續(xù)監(jiān)測里，最低溫度-50℃、-65℃、-80℃的可控溫型低溫冷阱和低溫冷板，在樣氣除水方面，很好滿足了不同場景的應用需求。