CN110658304A - 一种基于催化转化的气体浓度量化***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于催化转化的气体浓度量化***及方法,所述***包括载体气体源1,质量流量控制器2,目标气体生成源3,三通阀4,催化加热箱5,以及二氧化碳气体分析仪6;载体气体源1的输出端与质量流量控制器2的输入端连接,质量流量控制器2的输出端与目标气体生成源3的输入端连接,目标气体生成源3的输出端与三通阀4的入口41连接,三通阀4的第一出口42与二氧化碳气体分析仪6连接,三通阀的第二出口43与催化加热箱5的输入端连接,催化加热箱5的输出端与二氧化碳气体分析仪6连接。
Description
技术领域
本发明涉及大气化学中有机物标定的仪器测量和分析技术领域,特别涉及一种基于催化转化的气体浓度量化***及方法。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是大气中普遍存在的一类有机化合物,是生成近地面臭氧和细颗粒物的重要前体物,在大气二次污染的形成、大气的氧化能力、人体健康等方面扮演非常重要的作用。
当前挥发性有机物设备的精确测量依赖准确的标准气体和相应的标定方法。最常用的标准气体配置方法为,将一定量的一种或多种挥发性有机物通入压缩钢瓶中,形成挥发性有机物的标准气体,浓度水平一般在1-10ppm。在使用时,一般采用动态配气法,将挥发性有机物标准气体与稀释气按恒定比例连续不断混合,从而可以配制并供给与环境大气挥发性有机物浓度相当(通常为0.1-10ppb)的气体。部分挥发性有机物在钢瓶中不稳定,也亟需简单方便的办法以识别标准气体浓度水平的潜在变化。
然而,对于许多挥发性有机物的极性较高和反应性较强,它们在压缩钢瓶内会产生壁损失或者发生降解反应等,故无法在压缩钢瓶中保存。对于这些挥发性有机物来说,其标定方法可以使用基于渗透管或扩散池等方法。渗透管和扩散池技术均能够有效标定很多重要的挥发性有机物。虽然理论上渗透管的渗透速率和扩散池的扩散速率能够计算得出,但实际上计算误差非常大,仍需要其他手段对其产生标气浓度进行量化。传统上,渗透管的渗透速率可通过多次对渗透管进行准确称重得到,但由于渗透管渗透造成的质量变化非常微弱,通常需要数周才能准确获得渗透速率。扩散池的扩散速率当前尚缺乏有效的定量手段。因此,渗透管和扩散池的标定技术均亟需快速有效的手段对其产生有机物标气的浓度进行定量。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足,本发明的目的在于提供一种基于催化转化的气体浓度量化***及方法,利用该***可再次验证已知浓度标准气体的浓度,量化该标准气体浓度;或用于测定未知浓度的目标气体,从而可以确定目标气体的浓度水平,以用于大气污染仪器标定。在保证目标气体浓度的稳定性的基础上,还可以快速、准确的控制目标气体浓度,满足各类测试和研究的要求,并能兼顾操作便利性、安全性和成本等因素。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种基于催化转化的气体浓度量化***,包括载体气体源1,质量流量控制器2,目标气体生成源3,三通阀4,催化加热箱5,以及二氧化碳气体分析仪6;
载体气体源1的输出端与质量流量控制器2的输入端连接,质量流量控制器2的输出端与目标气体生成源3的输入端连接,目标气体生成源3的输出端与三通阀4的入口41连接,三通阀4的第一出口42与二氧化碳气体分析仪6连接,三通阀的第二出口43与催化加热箱5的输入端连接,催化加热箱5的输出端与二氧化碳气体分析仪6连接;
其中,载体气体源1用于输出不可被催化加热箱5催化转化的载体气体;质量流量控制器2用于控制输出的载体气体的流速;目标气体生成源3用于生成可催化转化生成二氧化碳的目标气体;以及催化加热箱5用于将所述目标气体催化转化为二氧化碳。
优选的,载体气体源1中的载体气体为合成空气。
优选的,所述目标气体为挥发性有机化合物(VOCs)。
优选的,所述目标气体生成源3包括存有目标气体的渗透***、压缩钢瓶或扩散池***。
优选的,所述催化加热箱5中包括可将所述目标气体催化转化为二氧化碳的铂催化剂。
优选的,所述二氧化碳气体分析仪6的入口前还设置有滤膜。
一种基于催化转化的气体浓度量化方法,包括如下步骤:
(一)载体气体源1释放出不可被催化加热箱5催化转化的载体气体输入质量流量控制器2,质量流量控制器2输出一定流速的载体气体;
(二)目标气体生成源3输出一定流速一定温度的可催化转化生成二氧化碳的目标气体,所述载体气体携所述目标气体通入三通阀4的入口41;
(三)调节三通阀4令所述载体气体和目标气体从三通阀4的第一出口42输出进入二氧化碳气体分析仪6,记录测得的二氧化碳浓度c1;
重新调节三通阀4令所述载体气体和目标气体从三通阀4的第二出口43输出进入催化加热箱5;催化加热箱5将所述目标气体催化转化为二氧化碳,随后经催化转化的气体通入二氧化碳气体分析仪6,记录测得的二氧化碳浓度c2;
(四)通过c1和c2的差值计算得出所述目标气体的浓度。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
本发明的装置便于携带,操作简单可靠,该***中催化剂催化效率可达99%以上;可以准确定量大部分挥发性有机物的浓度,满足大气化学、大气污染等领域对于不同挥发性有机物的标定需求;解决了背景技术出现的问题,可以满足绝大多数研究的需求。
附图说明
图1是本发明实施例采用的基于催化转化的气体浓度量化***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
本发明采用的基于催化转化的气体浓度量化***包括载体气体源1,质量流量控制器2,目标气体生成源3,三通阀4,催化加热箱5,以及二氧化碳气体分析仪6;
载体气体源1的输出端与质量流量控制器2的输入端连接,质量流量控制器2的输出端与目标气体生成源3的输入端连接,目标气体生成源3的输出端与三通阀4的入口41连接,三通阀4的第一出口42与二氧化碳气体分析仪6连接,三通阀的第二出口43与催化加热箱5的输入端连接,催化加热箱5的输出端与二氧化碳气体分析仪6连接;
其中,载体气体源1用于输出不可被催化加热箱5催化转化的载体气体;质量流量控制器2用于控制输出的载体气体的流速;目标气体生成源3用于生成可催化转化生成二氧化碳的目标气体;以及催化加热箱5用于将所述目标气体催化转化为二氧化碳。
其中,目标气体生成源3可通过本领域各种常规方式生成所述目标气体,并且通过诸如电热丝或其它类似的加热装置加热促使所述目标气体的产生;优选的还可以将电热丝或其它类似的加热装置通过热电偶连接至温控器,从而通过控制加热温度来控制所述目标气体的产生速率。
三通阀4可以采用本领域常规的阀门种类,例如可以为三通电磁阀。
催化加热箱5可通过本领域各种常规方式,例如催化剂,将所述目标气体催化转化为二氧化碳,并且通过诸如电热丝或其它类似的加热装置加热促使所述目标气体的催化转化;优选的还可以将所述电热丝或其它类似的加热装置通过热电偶连接至温控器,从而通过控制加热温度来控制所述目标气体的转化速率;优选的,催化加热箱5设置于内部填充玻璃棉的保温盒内。
二氧化碳气体分析仪6的入口前优选设置有滤膜。
在本发明的一个实施例中,载体气体源1中的载体气体为合成空气;所述目标气体为甲醛;所述目标气体生成源3为渗透***;所述催化加热箱5中包括可将所述目标气体催化转化为二氧化碳的铂催化剂。
一种利用所述基于催化转化的气体浓度量化***测量甲醛浓度的方法如下:
(一)载体气体源1释放出合成空气输入质量流量控制器2,质量流量控制器2输出40ml/min的合成空气;
(二)将渗透速率为38ng/min的甲醛渗透管放置于渗透***3中,在50℃下以40ml/min的流速输出甲醛气体通入三通阀4的入口41;
(三)调节三通阀4令气体从三通阀4的第一出口42输出进入二氧化碳气体分析仪6,测得的二氧化碳浓度约为3.62ppm;
重新调节三通阀4令气体从三通阀4的第二出口43输出进入催化加热箱5;催化加热箱5将所述目标气体催化转化为二氧化碳,随后经催化转化的气体通入二氧化碳气体分析仪6,测得的二氧化碳浓度约为4.35ppm;
(四)通过计算上述浓度差值可得,由所述甲醛渗透管生成的甲醛转化得到的二氧化碳浓度为0.73ppm,则所述甲醛渗透管生成的甲醛浓度为0.73ppm。
同时,利用渗透速率计算所述甲醛渗透管中甲醛的浓度约为0.71ppm,可见本发明实施例的定量情况良好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于催化转化的气体浓度量化***,其特征在于,包括载体气体源(1),质量流量控制器(2),目标气体生成源(3),三通阀(4),催化加热箱(5),以及二氧化碳气体分析仪(6);
载体气体源(1)的输出端与质量流量控制器(2)的输入端连接,质量流量控制器(2)的输出端与目标气体生成源(3)的输入端连接,目标气体生成源(3)的输出端与三通阀(4)的入口(41)连接,三通阀(4)的第一出口(42)与二氧化碳气体分析仪(6)连接,三通阀的第二出口(43)与催化加热箱(5)的输入端连接,催化加热箱(5)的输出端与二氧化碳气体分析仪(6)连接;
其中,载体气体源(1)用于输出不可被催化加热箱(5)催化转化的载体气体;质量流量控制器(2)用于控制输出的载体气体的流速;目标气体生成源(3)用于生成可催化转化生成二氧化碳的目标气体;以及催化加热箱(5)用于将所述目标气体催化转化为二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的一种基于催化转化的气体浓度量化***,其特征在于,载体气体源(1)中的载体气体为合成空气。
3.根据权利要求1所述的一种基于催化转化的气体浓度量化***,其特征在于,所述目标气体为挥发性有机化合物。
4.根据权利要求1所述的一种基于催化转化的气体浓度量化***,其特征在于,所述目标气体生成源(3)包括存有目标气体的渗透***、压缩钢瓶或扩散池***。
5.根据权利要求1所述的一种基于催化转化的气体浓度量化***,其特征在于,所述催化加热箱(5)中包括铂催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于催化转化的气体浓度量化***,其特征在于,所述二氧化碳气体分析仪(6)的入口前还设置有滤膜。
7.一种基于催化转化的气体浓度量化方法,其特征在于,使用如权利要求1-6任一项所述的基于催化转化的气体浓度量化***,包括如下步骤:
(一)载体气体源(1)释放出不可被催化加热箱(5)催化转化的载体气体输入质量流量控制器(2),质量流量控制器(2)输出一定流速的载体气体;
(二)目标气体生成源(3)输出一定流速一定温度的可催化转化生成二氧化碳的目标气体,所述载体气体携所述目标气体通入三通阀(4)的入口(41);
(三)调节三通阀(4)令所述载体气体和目标气体从三通阀(4)的第一出口(42)输出进入二氧化碳气体分析仪(6),记录测得的二氧化碳浓度c1;
重新调节三通阀(4)令所述载体气体和目标气体从三通阀(4)的第二出口(43)输出进入催化加热箱(5);催化加热箱(5)将所述目标气体催化转化为二氧化碳,随后经催化转化的气体通入二氧化碳气体分析仪(6),记录测得的二氧化碳浓度c2;
(四)通过c1和c2的差值计算得出所述目标气体的浓度。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007093409A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Shimadzu Corp | Tvoc計 |
CN105136707A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-09 | 华南理工大学 | 一种挥发性有机物含量及催化氧化净化效率的检测装置 |
CN106765217A (zh) * | 2015-11-19 | 2017-05-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种有机废气焚烧炉及焚烧方法 |
CN109738579A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-05-10 | 中国航天员科研训练中心 | 一种基于渗透管的标准气体发生装置 |
CN109876657A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-06-14 | 萍乡市华星环保工程技术有限公司 | 综合处理挥发性有机废气的方法 |
CN110068656A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-30 | 陕西青朗万城环保科技有限公司 | 一种测定气体含碳量的装置及方法 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007093409A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Shimadzu Corp | Tvoc計 |
CN105136707A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-09 | 华南理工大学 | 一种挥发性有机物含量及催化氧化净化效率的检测装置 |
CN106765217A (zh) * | 2015-11-19 | 2017-05-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种有机废气焚烧炉及焚烧方法 |
CN109738579A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-05-10 | 中国航天员科研训练中心 | 一种基于渗透管的标准气体发生装置 |
CN109876657A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-06-14 | 萍乡市华星环保工程技术有限公司 | 综合处理挥发性有机废气的方法 |
CN110068656A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-30 | 陕西青朗万城环保科技有限公司 | 一种测定气体含碳量的装置及方法 |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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