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本发明公开了一种低温凝固浓缩收集气溶胶装置及其运行方法，低温凝固浓缩收集气溶胶装置包括气体减速舱、气体滞留舱、气溶胶加速舱、气体湿热流雾化舱、气体冷冻舱和收集舱；所述气体减速舱中设置互相交错的折叠通道碰撞板；所述气体滞留舱设置覆盖通气口的可震动滤膜；所述气溶胶加速舱为夹层结构，夹层内设置热水流循环，腔内设置鼓风机；所述气体湿热流雾化舱上侧和入口处设置针管式雾化喷头；所述气体冷冻舱循环制冷，使浓缩的含气溶胶液滴凝固成冰颗粒。通过低温凝固彻底分离含气溶胶冰颗粒与气流，并且通过提高气溶胶与喷雾雾汽的混合效率、控制雾汽浓度减少水分对于气溶胶的稀释效果，形成浓缩气溶胶，便于收集、分析与检测。