[发明专利]标准气体的动态配气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种标准气体的动态配气系统，更具体涉及一种利用扩散管或渗透管来生产(约10^-9～10^-6)mol/mol浓度范围的标准气体混合物的动态配气系统。

背景技术

在许多工业应用中，对低浓度的标准气体(例如约10^-9～10^-6mol/mol浓度范围)的需求日益增长。当前，低浓度的标准气体混合物的制备方法主要有两种，即静态法和动态法。静态法是利用称重或压力来配置一定浓度的所需混合物，然后将其容纳在容器中待用。动态法是将目标组分引入基本处于常压的纯的稀释气体流中，得到所需浓度，然后用于特定应用中。动态配气扩散管(渗透管)法是一种动态法，其原理是利用装有目标组分的扩散管(渗透管)在一定的温度、压力下，该组分扩散率(渗透率)保持不变，通过稀释气体连续稳定地流过扩散管(渗透管)以得到所需浓度的标准气体。

扩散管(渗透管)发生装置制备气体标准物质的优点是可以用来制备吸附性、腐蚀性等在气瓶中不稳定的气体标准物质，例如低含量的SO₂、H₂S、NO₂、NH₃等气体混合物，这些气体混合在静态容器中有时候不稳定，利用扩散管(渗透管)方法可以在现场制备出量值稳定可靠的气体标准物质，用于仪器校准。即，其能够消除了静态配气法的诸多缺点如组分的挥发、吸附、衰减等问题。扩散管(渗透管)法目前被广泛应用于各大企业、科研等机构，涉及化工、环境、军事、医疗等多领域。

具体地，动态配气扩散管(渗透管)法制备标准气体的过程如下：利用载气流过扩散池(渗透池)(即包含扩散管(渗透管)的元件)，将一定浓度的目标气体携带离开扩散池(渗透池)；同时另一路稀释气体与该携带有目标气体的载气混合，从而得到所需浓度的目标气体的标准气体。气体渗透率与渗透池(扩散池)的温度有很大关系，一般可通过改变渗透池温度来改变气体渗透率，从而改变产生的气体混合物浓度。但是因为渗透池温度控制范围较窄，所以渗透管装置所产生的气体浓度范围很窄。另外，也可通过调整经过渗透池的载气流量来改变产生的气体混合物浓度。但是，改变载气流量将导致气体池的温度平衡被破坏，为此需经过较长一段时间才能恢复稳定，这将影响渗透装置的使用。因此在实践中，通常通过改变稀释气体的量来配置不同浓度的标准气体时。但是，在配置较小浓度的标准气体(例如约10^-9～10^-6mol/mol浓度)时，需要消耗大量的稀释气体例如纯氮。

此外，本发明人在实践中发现，在利用现有的配气扩散管(渗透管)法制备低浓度的标准气体(约10^-9～10^-6mol/mol浓度)时，稀释气体与携带有目标气体的载气在混合后获得的浓度与理论计算浓度之间有不小的偏差。

为了克服相关技术的一些缺陷，本发明的目的在于提供一种利用扩散管(渗透管)来生产(约10^-9～10^-6)mol/mol浓度范围的标准气体混合物的动态配气系统和装置。

发明内容

通过本发明的生产(约10^-9～10^-6)mol/mol浓度范围的标准气体混合物的动态配气系统和装置来实现上述目的。

根据本发明的一个实施方案，提供一种用于生产(约10^-9～10^-6)mol/mol浓度范围的标准气体混合物的动态配气系统。所述系统包括：在温度受控的扩散池(或渗透池，下文同)中提供包含目标物质的扩散管(或渗透管，下文同)；使预定流量的载气流经含有目标物质的扩散池，使得载气携带目标物质流出扩散池；将流出的含有目标物质的载气分支成至少两个载气分支气流，其中一个载气分支气流与混合室连通，并且两个载气分支气流的流路中至少一个设置有流量控制器；调节所述流量控制器，以改变流入所述混合室中的载气分支气流的流量；使预定流量的稀释气体流入所述混合室，并在混合室中与上述流入混合室的载气分支气流相混合，从而获得目标物质的所需浓度的标准气体混合物。

所述目标物质在常温下可以是气体或者液态，例如可以是SO₂、NO₂、NH₃、硫化氢、甲醛、苯、甲苯、二甲苯等等。