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动态配气法

2021.12.11

  动态配气是将已知浓度的原料气,以较小的流量,恒定不变地送入气体混合器中,净化过的稀释气体以较大的流量恒定不变地通过混合室,与原料气混合并将其稀释,稀释后的混合气连续不断地从混合室中流出,供给使用。准确测量这两个气流之比就是稀释倍数,混合气的浓度可简单地从这个稀释倍数计算出来,调节气流比可以得到所需浓度的标准气体。标准气浓度计算如下:

  式中:C混合气浓度;

  CO——原料气浓度

  QO——原料气流量;

  Q—稀释气流量。

  一般原料气的浓度是已知的标气,最简单的方法是从钢瓶中控制一定流量放出来。如果有标准气源,可以由标准气源发生,也可以用纯气或者用静态法配制一定浓度的气体,然后用一个同步马达减速器驱动一个注射器的装置,以一定的速度注入到稀释气流中。为了配制更低浓度的气体,可以用第一次稀释后的混合气体,作为第二次稀释用的原料气,逐级稀释得到所需浓度的标准气体。用这种连续逐级稀释的方法,配气浓度的精确度主要决定于原料气和稀释气两个流量的稳定程度和测量精度。

  动态法虽然在配气设备上要比静态法复杂得多,但是配气方法和设备一经建立,就可以很方便地获得大量的恒定浓度的标准气体若几种气体不相互作用,还可以很方便地配制多组分的混合气体。由于连续流动,终能达到平衡,避免了在静态配气中因对微量组分被吸附和发生反应等造成的浓度不稳定的缺点。用动态法配气只要稀释气体经过严格的净化处理,空白值可达到很低或为零。采用多级稀释方法,原则上可以配制很低浓度的标准气体。此外用同一套配气装置,根据工作需要,不但可以随时变史配气浓度,而且还可以很方便地改变标准气成分,这些都是静态法不可比的。因此动态法配气在大气污染物分析中应用很广泛。

  1.负压喷射法

  当稀释气以Q(L/min)的速度进入固定喷管A,再从狭窄的喷口处向外放空时,造成细管B的左端产生一个低于大气压力Po的压力P,也就是说B管处于负压状态。容器D内压力为大气压,内装被检测的原料气、其浓度为Co容器D通过毛细管R和B管相连。由于B管两端有压力差Po-P,使原料气以速度Q1(ml/min)从容器D经毛细管R,从B管左端喷出,混合于稀释气流中,经过充分混合,即配成一定浓度的混合气。

  2.渗透膜法

  渗透膜法是动态配件中最常用的方法。其原理是物质分子通过惰性塑料膜渗透进入到稀释气流中。根据渗透量和稀释气的流量就可计算气体浓度。利用分子渗透作用:原理配制低浓度混合气的方式很多,根据渗透物质的物理状态可分为两类:一类是渗透物质是气体的,称为气体分子渗透:另一类是渗透物质是液体的,称为液体分子渗透。

  由于渗透管应用最为普遍,下面仅就渗透管法作详细介绍。

  渗透管法是1966年以后发展起来的一种制备恒定低浓度混合标准气体的方法,现在已被广泛地应用于大气污染物的监测方面经过校准后的渗透管,可以作为一个计量标准气源来传递。


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