[发明专利]一种低浓度标准气体的配气装置及配气方法

说明书

本发明公开了一种低浓度标准气体的配气装置及利用该配气装置的配气方法，配气装置包括气体发生组件和稀释配气组件，气体发生组件包括通过气路连通的主气室、第一气泵、气源室以及在气路中设置的气体传感器，主气室与第一气泵之间连通有第一阀门，气源室通过第二阀门与主气室连通，形成循环气路；稀释配气组件包括进气组件和配气组件。本发明的技术方案利用物质的物理化学特性产生已知浓度的目前气体，可作为一级标准使用，所获标准气体浓度准确性、可靠性高；利用所述循环气路产生标准气可方便地实现气、液分离，可大大降低气源室尺寸，便于恒温控制设计，同时主气室体积可变，可获得较大体积的标准气体。

技术领域

本发明涉及标准气体发生技术领域，具体涉及一种低浓度标准气体的配气装置及配气方法。

背景技术

室内外空气质量与人的健康息息相关，为了检测与控制空气质量，国家也制定了一系列检测与控制标准，对大部分污染物而言，其浓度控制范围都在ppb浓度范围。不论是专业分析，还是利用分析仪在现场对这些污染物进行测量，为了获得准确可靠的测量结果，都需要配置低浓度的标准气体来检定和校准检测仪，检测分析测试方法和进行分析质量控制等。目前标准气体的配置方法主要有：静态体积比混合法、动态体积比混合法、以扩散管或渗透管为标准气源的动态方法。

在实验室利用已知浓度的钢瓶气进行动态稀释配气是获取低浓度气体交常用的方法，对ppm浓度范围的气体配制问题不大，但对ppb级浓度范围的气体配气存在以下几个问题：1)由于钢瓶气存在气体吸附等问题，准确可靠的低浓度的钢瓶气很难配置，且不稳定；2)动态配气的稀释比过大(大于50倍)，配气稳定性较差，当不能获得10ppm以下浓度的稳定钢瓶气时，采用动态配气法获得ppb浓度的目标气体变得困难；3)有些化学活性气体不能制成钢瓶气。

静态配气是由于不受设备稀释比的限制，是配制ppb浓度气体的可选方法，如果标准源为气体，可定量移取气体到固定体积的容器中，或用定量气体将其稀释到气袋中，必要时进行多次稀释；如果标准源为液体，如醛类、醇类、苯系物等，可通过微升级的微量注射器吸取目标溶液(1～10ul)在气袋中稀释到一定体积，或在固定体积的容器中配制ppm浓度范围的标准气体，对于目标气体浓度在ppm范围的标准气体，可能需要至少进行二次稀释操作才能满足要求。该配气方法如果不对配气人员进行适当的培训，并对所述配气过程进行严格的控制，在标准溶液配制、保存、吸取、转移及气体稀释过程中都会引入人为配气误差，使得该方法不便推广使用。

渗透管/扩散管发生装置是获得发出低浓度标准气体的较可靠的方法，由于其采用失重法扩散、渗透速度进行校准，可以作为一级标准使用，但是渗透管/扩散管发生装置需要精确控制温度和流量，校准所需时间很长，从开机到平衡一般要很长时间，另外设备成本高，也不利于推广使用。

在一定的温度下，在密闭容器中，液体与其所对应的气体达到两相平衡，液体上方的蒸气压为此物质的饱和蒸气压。饱和蒸气的压强只跟温度有关，与气体体积无关，一般情况下饱和气压随温度升高而增大。物质的饱和蒸气压是物质的重要的物性参数，其数据可通过物理化学手册查到,利用该特性可获得高准确性的标准气体。但实际上利用饱和蒸气获取标准气体并不方便,这是因为在静态情况下气液平衡所需时间较长，较难判断平衡点，另外当环境温度发生变化时，其重新建立平衡的过程也非常缓慢的，容易在气路或气室中吸出冷凝液，影响标准气体的准确性。

发明内容

针对现有三种配气方法所存在的问题，本发明揭示了一种利用材料的物理化学特性产生已知浓度的目标气体的方法与装置，所获标准气体浓度准确性、可靠性较高，可作为一级标准使用。

本发明的为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种低浓度标准气体的配气装置，包括气体发生组件和稀释配气组件，气体发生组件包括通过气路连通的主气室、第一气泵、气源室以及在气路中设置的气体传感器，气源室通过第二阀门与主气室连通，形成循环气路；