[发明专利]一种将液体制备为气体标准物质的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体标准物质的制备技术领域，具体涉及一种将液体制备为气体标准物质的系统及方法。

背景技术

气体标准物质已经广泛应用于化工、石油、冶金、地质、环境监测、仪器仪表、医疗卫生以及科学研究等各个领域。气体标准物质与固体或液体标准物质相比，在制备、定值、包装、贮存等方面存在一定差异，加之气体标准物质具有一定的特殊性，例如易耗、危险、相对不稳定等，客观上造成气体标准物质的质量难以稳定。

在气体标准物质中，有很多种目标物在制备前是呈液态的，如乙醇、苯、甲苯、正己烷等。在制备这些常温常压下为液体化合物的气体标准物质时，需要在制备过程中将其转变为气态，然后再加入气瓶中与稀释气进行混合，从而得到其气态的混合物，如氮气中的乙醇混合气体，空气中的苯混合气体等。

现有由液体制备气体标准物质的系统或方法有：

1、将一定量液体装入玻璃安培瓶中并封闭安培瓶，让后将安培瓶装入气瓶中并封闭气瓶，用一定方法将气瓶中的安培瓶打碎，让液体挥发出来，最后将稀释气通入气瓶中完成制备过程。操作复杂，玻璃安培瓶将残留在气瓶中无法取出，液体会吸附在玻璃安培瓶中，对最终制备的浓度有较大影响。

2、用带锁的注射器装入液体封闭后称重，然后通过一个T型管将液体注射到气瓶中，然后将稀释气加入气瓶完成制备过程。T型管下端和注射器针头处残余液体无法进入气瓶；对于沸点低易挥发的液体，注射器无法完全封闭，对称量会有很大影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种将液体制备为气体标准物质的系统及方法，使用该系统和方法可以方便的制备气体标准物质，并且制备的气体标准物质具有较高的准确度。

本发明的原理是：将液体通过注射器注入一个由两端密封阀封闭的具有一定体积的不锈钢管中，然后将不锈钢管连接在制备系统中（可选地，对不锈钢管进行加热），将不锈钢管中的液体转移到目标气瓶中，再加入稀释气混合。通过称量不锈钢管加入液体前后的质量损失来确定液体加入量，通过称量目标气瓶加气前后的质量增加来确定稀释气加入量，从而得到混合气体的摩尔分数。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种将液体制备为气体标准物质的系统，所述制备系统包括真空系统、稀释气瓶、取样不锈钢管和目标气瓶；

所述取样不锈钢管的两端分别连接有三通球阀和第五两通球阀；所述三通球阀再通过三通流路阀连接目标气瓶；

所述真空系统和稀释气瓶分别通过第一两通球阀和第二两通球阀并联入同一管线，该管线分三支：其中两支分别通过第三两通球阀和第四两通球阀连接取样不锈钢管两端的三通球阀和第五两通球阀，第三支连接三通流路阀的第三支管。

本发明所述的“三通流路阀”与三通球阀的外观基本一致（体积稍大），功能也类似，唯一区别在于当阀门手柄置于与阀体垂直位置时，三通流路阀的三个接口处于互相连通状态，而三通球阀则正好相反为全部关闭状态。

本领域技术人员具体可参考A Transfer Technique of Small Amount of Gas for the Preparation of Standard Gas Mixtures，Measurement46(2013)1084-1088。

本发明所述的取样不锈钢管密封性好，在转移液体的过程中可以避免损失。所述取样不锈钢管应具有一定体积，以盛放液体。

所述真空系统与其前端的第一两通球阀之间设置有真空计，可在线实时监测系统真空度。

本发明的目的之二在于提供一种利用所述的系统将液体制备为气体标准物质的方法，所述方法包括以下步骤：

1）对取样不锈钢管单独进行真空处理后，将液体注入取样不锈钢管内并称量；

2）将取样不锈钢管连入制备系统，对目标气瓶与取样不锈钢管之间的管路进行真空处理；

3）通过调节三通球阀和三通流路阀，使取样不锈钢管中的液体被吸入目标气瓶中；

4）利用稀释气将取样不锈钢管内、取样不锈钢管和目标气瓶之间管线内残留的液体吹扫至目标气瓶内；

5）拆下取样不锈钢管，向目标气瓶中加入稀释气；

6）对液体转移前后的取样不锈钢管称重，得到目标气瓶中的液体加入量；对加气前后的目标气瓶称重，得到稀释气加入量；根据液体和稀释气的加入量计算出目标气瓶中混合气体的摩尔分数；

对于一些沸点较高的液体，在步骤3）对取样不锈钢管进行加热。例如在取样不锈钢管外缠绕加热带等方式。