動態配氣法

動態配氣法是將已知濃度的原料氣，以較小的流量，恆定不變地送入氣體混合室中，再通過混合室，同時將淨化過的潔淨氣體以較大的流量恆定不變地與原料氣混合稀釋。稀釋後的混合氣連續不斷地從混合室流出供使用。準確計量原料氣流和稀釋氣流之比可得稀釋倍數。混合氣的濃度可簡單地從稀釋倍數計算出來，調節氣流比可以得到所需濃度的標準氣體。

基本介紹

• 中文名：動態配氣法
• 外文名：Dynamic gas distribution method
• 套用學科：環境工程
• 適用領域範圍：環境生態
• 分類：連續稀釋法、負壓噴射法等
• 性質：技術

簡介

動態配氣法是使已知濃度的原料氣與稀釋氣按恆定比例連續不斷地進入混合器混合，從而可以連續不斷地配製並供給一定濃度的標準氣，根據兩股氣流的流量比可計算出稀釋倍數，根據稀釋倍數計算出標準氣的濃度。

動態配氣法不但能提供大量的標準氣，而且可通過調節原料氣和稀釋氣的流量比獲得所需濃度的標準氣，這種方法尤其適用於配製低濃度的標準氣。但是，這種方法所用儀器設備較靜態配氣法複雜，不適合配製高濃度的標準氣。

對於標準氣用量較大或通標準氣時間較長的實驗工作，靜態配氣法不能滿足要求，需要用動態配氣法。這種方法使已知濃度的原料氣與稀釋氣按恆定比例連續不斷地進入混合器混合，從而可以連續不斷地配製並供給一定濃度的標準氣，根據兩股氣流的流量比可計算出稀釋倍數，根據稀釋倍數計算出標準氣的濃度。

分類

動態配氣方法有：連續稀釋法、負壓噴射法、滲透管法、氣體擴散法、飽和蒸汽法等。動態配氣法設備較複雜，但可獲得連續的標準氣，避免了靜態配氣法中容器的吸附問題。若稀釋氣經過嚴格處理，標氣的空白值很低。用連續稀釋法可配置低濃度的標氣，同一種設備可配置不同的標氣。所以，動態配氣法在環境監測中使用較多。

定律定義方法原理

動態配氣法不但能提供大量的標準氣，而且可通過調節原料氣和稀釋氣的流量比獲得所需濃度的標準氣，這種方法尤其適用於配製低濃度的標準氣。但是，這種方法所用儀器設備較靜態配氣法複雜，不適合配製高濃度的標準氣。下面介紹幾種常用的動態配氣法。

連續稀釋法

以高壓鋼瓶為氣源，連續稀釋配氣。將原料氣以恆定小流量送入混合器，被較大量的淨化空氣（稀釋氣）稀釋，用流量計準確測量兩種氣體的流量，並計算所配標準氣的質量濃度。右圖為連續稀釋法的混合器圖示。

按下式計算所配標準氣的質量濃度：

ρ = ρo × qv,o ÷ (qv + qv,o)

式中：ρ、ρo —— 所配標準氣和原料氣的質量濃度，mg/m3；

qv、qv,o —— 稀釋氣和原料氣的流量，mL/min。

負壓噴射法

在固定噴管內裝入細玻璃管，細玻璃管右端通過毛細管與容器相連。

將稀釋氣流以某恆定流量噴射入固定噴管，再從狹窄的噴口處向外放空時，會造成毛細管的左端壓力低於大氣壓。此時細玻璃管內處於負壓狀態。右端容器內壓力為大氣壓，裝有已知質量濃度的原料氣。由於細玻璃管兩端有壓力差，使原料氣以確定流量從容器經毛細管到細玻璃管左端噴出，與稀釋氣充分混合，配成一定質量濃度的標準氣。

滲透管法

滲透管是動態配氣用的一種原料氣氣源，主要由裝原料液的小容器和滲透膜組成。小容器由耐腐蝕和耐一定壓力的惰性材料製成，滲透膜用聚四氟乙烯或聚氯乙烯製成塑膠帽，套在小容器的頸部，其厚度小於1mm。塑膠帽上部是薄壁滲透面，玻璃小安瓿瓶內氣體分子在其蒸氣壓作用下，通過薄壁滲透面向外滲透，單位時間內的滲透量稱為滲透率。由於滲透出來的氣體分子立即擴散開來，並被稀釋氣帶走，故濃度很小，分壓可認為是零。

用滲透管法配製標準氣，必須測定原料液的滲透率，其測定方法有重量法、化學分析法等。

滲透管法對於配製低濃度的標準氣而言是一種較精確的方法，凡是易揮發的液體和能被冷凍或壓縮成液態的氣體都可以用該方法配製標準氣，還可以將含有互不反應的不同組分的滲透管放在同一氣體發生器中配製成多組分混合標準氣。

滲透管主要由一個裝有液體的小容器和滲透膜組成。容器是由耐腐蝕和耐一定壓力的材料（如硬質玻璃、不鏽鋼等）製成，內裝易揮發性的純液體。滲透膜由聚四氟乙烯製成帽狀，套在容器的頸部。對一些在常溫下蒸氣壓比較大的液體，容器套用耐高壓的材料製成。

將製成的滲透管放在一個乾燥瓶中，瓶中裝有去濕的乾燥劑和吸收滲透出來的氣體的吸收劑。一般用矽膠、氯化鈣作乾燥劑。酸性氣體用氫氧化鈉作吸收劑，鹼性氣體用硼酸作吸收劑。滲透管和乾燥劑和吸收劑之間由一個帶孔的隔板分開，並經常更換乾燥劑和吸收劑。對於硫化氫滲透管，應放在惰性氣體中保存，如純氮氣或純氬氣中，否則易被空氣氧化生成單質硫。

氣體擴散法

氣體擴散法的原理基於：氣體分子從液相擴散至氣相中，再被稀釋氣帶走，通過控制擴散速度和調節稀釋氣流量配製不同濃度的標準氣。

氣體分子從液相擴散出來後，即被稀釋氣體帶走。所配製標準氣體的濃度可由氣體分子的擴散速度和稀釋氣體的流量計算。控制擴散速度和調節稀釋氣體的流量，就可得到各種濃度的標準氣體。氣體擴散法常用的有毛細管擴散法和擴散瓶法。

① 毛細管擴散法毛細管擴散法配氣。毛細管內裝純試劑，並保持恆溫。稀釋氣以一定流速通過混合管，將從毛細管中擴散出來氣體帶走。控制毛細管中液體能擴散率和稀釋氣的流量，就可以配製各種濃度的標準氣體。

② 擴散瓶法。在擴散瓶內裝入純試劑，置於恆溫水浴中，溫度控制精度為±0.1℃。氣體分子由液相擴散出來並被稀釋氣體帶走。根據擴散率和稀釋氣體流量。可配製各種濃摩的標準氣體。

電解法

方法原理是：在電解池中放入草酸溶液，插入兩根鉑絲電極，電極間施加恆定電源，草酸跟離子在陽極上被氧化，生成二氧化碳。當電流效率為100%時，控制一定的電解電流，便能產生一定量的二氧化碳氣體，用一定流量的稀釋氣將二氧化碳帶出，就能得到所需濃度的二氧化碳標準氣，其濃度可用法拉第電解定律計算出來。

常用於製備二氧化碳標準氣。方法原理是：在電解池中放人草酸溶液，插入兩根鉑絲電極，電極間施加恆流電源，則C₂O₄在陽極上被氧化，生成CO₂。當電流效率為100%時，控制一定的電解電流，便能產生一定量的二氧化碳氣體，用一定流量的稀釋氣將CO₂帶出，就能得到所需濃度的二氧化碳標準氣，其濃度可用法拉第電解定律計算出來。