一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)及其方法，所述系統(tǒng)包括零氣發(fā)生裝置，氣體發(fā)生裝置，配氣系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，氣體發(fā)生裝置包括質(zhì)量流量控制器和過氧化物氣體發(fā)生瓶；配氣系統(tǒng)包括第一流量控制器，第一氣體混合裝置，第二流量控制器，第二氣體混合裝置，第三流量控制器，第三氣體混合裝置和混合氣體源，采樣系統(tǒng)包括第一采樣裝置，第二采樣裝置和氣體測定儀。本發(fā)明構(gòu)造簡單、構(gòu)思巧妙、操作方便、穩(wěn)定性強、準(zhǔn)確度高，可以用于大氣過氧化物采樣分析方法及其大氣化學(xué)行為的研究。
【專利說明】一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體發(fā)生系統(tǒng)及其方法，特別是關(guān)于一種過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)及其方法，具體為一種大氣環(huán)境濃度的過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過去幾十年，大氣中的過氧化物成為大氣化學(xué)重點關(guān)注的對象。大氣過氧化物是液相中(PH〈5)氧化SO2為硫酸(H2SO4)或硫酸根離子(S042_)的主要氧化劑，在大氣酸化過程中擔(dān)當(dāng)重要的角色。同時，過氧化物是大氣中OH、HO2等自由基的源和匯，可以指示對流層光化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程，并與臭氧、氮氧化物等污染物關(guān)系密切，幫助理解和控制大氣中自由基的分布和臭氧的生成和消減等。此外，過氧化物如HMHP等會破壞植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是森林退化的原因之一。因此，準(zhǔn)確分析大氣中過氧化物的濃度、了解過氧化物在大氣中的化學(xué)行為非常重要。大氣中的過氧化物在采樣過程中會受到環(huán)境中03、SO2, NOx等污染物的干擾，目前這些污染氣體、尤其是還沒有一種可以非常準(zhǔn)確得測定大氣過氧化物的方法，此外，過氧化物特別是有機過氧化物在大氣中的化學(xué)行為也需要進(jìn)一步的研究。
[0003]研究采樣方法和大氣化學(xué)行為，需要一套過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)來進(jìn)行模擬實驗。由于大氣環(huán)境中過氧化物的濃度非常低，H2O2濃度通常在0.1ppbv至2ppbv之間,有機過氧化物的濃度更低，約為H2O2濃度的1/10?1/5，且過氧化物自身極不穩(wěn)定，因此要模擬發(fā)生出環(huán)境濃度水平的過氧化物氣體并且在該范圍內(nèi)精確可調(diào)十分困難。目前文獻(xiàn)中記載的過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，較難長時間穩(wěn)定地發(fā)生出低濃度氣體，且要調(diào)節(jié)發(fā)生出的氣體濃度，往往需要一天左右的時間來使系統(tǒng)穩(wěn)定，既不便于操作，也限制了發(fā)生系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提出一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、操作性強，發(fā)生出的氣體濃度可以短時間內(nèi)、在極低的濃度范圍內(nèi)精確調(diào)節(jié)，可單一或同時添加不同種類混合氣體，適用于大氣過氧化物采樣方法、分析方法及其大氣化學(xué)行為研究。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提出一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生方法。
[0006]本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括零氣發(fā)生裝置，氣體發(fā)生裝置，配氣系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，所述氣體發(fā)生裝置包括質(zhì)量流量控制器和過氧化物氣體發(fā)生瓶，所述過氧化物氣體發(fā)生瓶具有進(jìn)氣口，出氣口和發(fā)生液，所述進(jìn)氣口通過管路連接所述質(zhì)量流量控制器；所述配氣系統(tǒng)包括第一流量控制器，第一氣體混合裝置，第二流量控制器，第二氣體混合裝置，第三流量控制器，第三氣體混合裝置和混合氣體源，所述采樣系統(tǒng)包括第一采樣裝置，第二采樣裝置和氣體測定儀；所述零氣發(fā)生裝置通過管路分別連接質(zhì)量流量控制器和第一、二流量控制器，所述第一氣體混合裝置的第一、二入口通過管路分別連接第一流量控制器的出口和過氧化物氣體發(fā)生瓶的出口，所述第二氣體混合裝置的第一、二入口通過管路分別連接第二流量控制器的出口和第一氣體混合裝置的出口，所述第三氣體混合裝置的第一、二入口通過管路分別連接第二氣體混合裝置的第一出口和第三流量控制器的出口，第三流量控制器的入口連接混合氣體源，所述第二氣體混合裝置的第二出口通過管路連接第一采樣裝置，所述第三氣體混合裝置的出口通過管路分別連接第二采樣裝置和氣體測定儀。
[0008]優(yōu)選地，所述第二、三氣體混合裝置之間設(shè)有一個與外部空氣相通的管路；所述配氣系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)之間也設(shè)有一個與外部空氣相通的管路。
[0009]優(yōu)選地，所述過氧化物氣體發(fā)生瓶中的進(jìn)氣口的位置高于發(fā)生液的液面高度。
[0010]優(yōu)選地，所述過氧化物氣體發(fā)生瓶中的發(fā)生液為過氧化氫、甲基過氧化氫、羥甲基過氧化氫或乙基過氧化氫。
[0011]優(yōu)選地，所述混合氣體源為一個或多個，所述氣體測定儀與混合氣體源的數(shù)量相同，所述氣體測定儀分別對應(yīng)相應(yīng)的混合氣體源。
[0012]優(yōu)選地，所述混合氣體源為臭氧源、二氧化硫源、氮氧化物源或揮發(fā)性有機物源；所述氣體測定儀為臭氧測定儀、二氧化硫測定儀、氮氧化物測定儀或揮發(fā)性有機物測定儀。
[0013]優(yōu)選地，所述第二氣體混合裝置與第一采樣裝置之間的管路長度與所述第三氣體混合裝置與第二采樣裝置之間的管路長度相等；所述第三氣體混合裝置和第二采樣裝置之間的管路長度與第三氣體混合裝置和氣體測定儀之間的管路長度相等。 [0014]優(yōu)選地，所述第三氣體混合裝置與采樣系統(tǒng)之間連接有煙霧箱。
[0015]優(yōu)選地，所述混合氣體源為多個，混合氣體源與第三流量控制器的數(shù)量相同，每個第三流量控制器的入口連接對應(yīng)的混合氣體源，第三流量控制器的出口連接第三氣體混合
>J-U ρ?α裝直。
[0016]優(yōu)選地，所述管路為特氟龍管。
[0017]本發(fā)明還提出了一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生方法，其通過所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)來實現(xiàn)，所述方法包括下述步驟:
[0018]I)在過氧化物氣體發(fā)生瓶中裝入過氧化物發(fā)生液，設(shè)置質(zhì)量流量控制器的流量為a%, a的取值范圍為0-15，開啟第一、二流量控制器，切斷第二、三氣體混合裝置之間的連接；
[0019]往氣體發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)打入零空氣，使來自于零氣發(fā)生裝置的零空氣分別進(jìn)入氣體發(fā)生裝置和配氣系統(tǒng)，進(jìn)入氣體發(fā)生裝置的零空氣通過質(zhì)量流量控制器進(jìn)入過氧化物氣體發(fā)生瓶，將過氧化物氣體發(fā)生瓶內(nèi)的過氧化物氣體帶出發(fā)生瓶外，從而產(chǎn)生過氧化物氣體；進(jìn)入配氣系統(tǒng)的零空氣，一部分通過第一流量控制器進(jìn)入第一氣體混合裝置，在第一氣體混合裝置內(nèi)與來自過氧化物氣體發(fā)生瓶的過氧化物氣體混合，另一部分通過第二流量控制器作為稀釋氣體進(jìn)入第二氣體混合裝置并與來自第一氣體混合裝置的氣體混合，在第二氣體混合裝置中混合后的氣體為環(huán)境濃度等級、未知濃度的過氧化物氣體，該氣體通過管路進(jìn)入第一采樣裝置；
[0020]2)對進(jìn)入第一采樣裝置的混合氣體進(jìn)行分析，可確定質(zhì)量流量控制器的流量為 時氣體發(fā)生系統(tǒng)最終發(fā)生出的過氧化物的濃度；
[0021]3)若發(fā)生出的過氧化物濃度不符合實驗要求，則返回步驟I)，重新設(shè)置氣體發(fā)生裝置中質(zhì)量流量控制器的流量，并重復(fù)步驟2)，即獲得所需的大氣環(huán)境等級過氧化物濃度；
[0022]4)保持第二采樣裝置關(guān)閉，連接第二、三氣體混合裝置，打開混合氣體源的開關(guān)，向配氣系統(tǒng)添加混合氣體，初步設(shè)置第三流量控制器的流量b%，b的取值范圍為0-100，未知濃度的混合氣體經(jīng)過第三流量控制器后進(jìn)入第三氣體混合裝置，在第三氣體混合裝置中與來自第二氣體混合裝置的稀釋氣體混合后進(jìn)入氣體測定儀，待配氣系統(tǒng)內(nèi)混合氣體濃度穩(wěn)定后，讀取氣體測定儀的讀數(shù)，確定進(jìn)入配氣系統(tǒng)的混合氣體的濃度；
[0023]5)若混合氣體濃度不符合實驗要求，則返回步驟4)，重新設(shè)置第三流量控制器的流量b%，即獲得實驗所需的混合氣體濃度；
[0024]6)打開第二采樣裝置，在步驟3)和步驟5)的基礎(chǔ)上分別設(shè)置質(zhì)量流量控制器的流量a%和第三流量控制器的流量b%，向氣體發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)同時打入零空氣及混合氣體，過氧化物氣體發(fā)生瓶中發(fā)生的氣體依次與稀釋氣體在第一氣體混合裝置和第二氣體混合裝置混合后，分兩路分別進(jìn)入第一采樣裝置和第三氣體混合裝置，在第三氣體混合裝置中的氣體與混合氣體源產(chǎn)生的氣體混合后分別進(jìn)入第二采樣裝置和氣體測定儀，第一采樣裝置內(nèi)的氣體濃度為系統(tǒng)內(nèi)過氧化物氣體的背景濃度，第二采樣裝置內(nèi)的氣體濃度為受混合氣體干擾后過氧化物氣體的濃度，氣體測定儀顯示為混合氣體的濃度；
[0025]7)返回至步驟3)重新設(shè)置流量a%和b%，即獲得不同背景濃度的過氧化物氣體、以及不同濃度的混合氣體。
[0026]本發(fā)明的特點和優(yōu)點是:其構(gòu)造簡單、構(gòu)思巧妙、操作方便、穩(wěn)定性強、準(zhǔn)確度高，可以用于大氣過氧化物采樣方法及其大氣化學(xué)行為的研究。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例二的系統(tǒng)示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實施例三的系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]實施方式I
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提出了一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其包括零氣發(fā)生裝置I，氣體發(fā)生裝置2，配氣系統(tǒng)3和采樣系統(tǒng)4。所述氣體發(fā)生裝置2包括質(zhì)量流量控制器21和過氧化物氣體發(fā)生瓶22，所述過氧化物氣體發(fā)生瓶22包括進(jìn)氣口、出氣口和發(fā)生液，所述進(jìn)氣口通過管路連接所述質(zhì)量流量控制器21。所述配氣系統(tǒng)3包括第一流量控制器31，第一氣體混合裝置32，第二流量控制器33，第二氣體混合裝置34，第三氣體混合裝置35，第三流量控制器36和混合氣體源37。所述采樣系統(tǒng)4包括第一采樣裝置41，第二采樣裝置42和氣體測定儀43。所述零氣發(fā)生裝置I通過管路分別連接質(zhì)量流量控制器21和第一、二流量控制器31、33，所述第一氣體混合裝置32的第一、二入口通過管路分別連接第一流量控制器31的出口和過氧化物氣體發(fā)生瓶22的出口，所述第二氣體混合裝置34的第一、二入口通過管路分別連接第二流量控制器33的出口和第一氣體混合裝置32的出口，所述第三氣體混合裝置35的第一、二入口通過管路分別連接第二氣體混合裝置34的第一出口和第三流量控制器36的出口，第三流量控制器36的入口連接混合氣體源37，所述第二氣體混合裝置34的第二出口通過管路連接第一采樣裝置41，所述第三氣體混合裝置35的出口通過管路分別連接第二采樣裝置42和氣體測定儀43。
[0034]所述過氧化物氣體發(fā)生瓶22中的進(jìn)氣口的位置高于發(fā)生液的液面高度。
[0035]所述過氧化物氣體發(fā)生瓶22中的發(fā)生液可以為一種或多種，在采樣系統(tǒng)4中可以確定一種或多種過氧化物的濃度。所述發(fā)生液可為H2O2 (過氧化氫)，甲基過氧化氫(MHP)、羥甲基過氧化氫(HMHP)、乙基過氧化氫(EHP)或其它過氧化物。其中，H2O2發(fā)生液4ml，配置方法為市售質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的H2O2原液與水按1:4混合；MHP發(fā)生液2ml，為實驗室合成的濃度為500ppm的MHP溶液。
[0036]所述混合氣體源37可為臭氧(O3)源、二氧化硫(SO2)源、氮氧化物(NOx)源或揮發(fā)性有機物(VOC)源。
[0037]所述混合氣體源37可為一個(如圖1、2所示)或多個(如圖3所示)，當(dāng)混合氣體源37為多個時，可以達(dá)到向系統(tǒng)內(nèi)同時打入多種干擾氣體的目的。參與混合氣體源37為多個時，每個混合氣體源37分別與第三氣體混合裝置35連接，每個混合氣體源37和第三氣體混合裝置35之間均設(shè)有一個第三流量控制器36。S卩，如圖3所示，所述混合氣體源37為多個時，混合氣體源37與第三流量控制器36的數(shù)量相同，每個第三流量控制器36的入口連接對應(yīng)的混合氣體源37，第三流量控制器36的出口連接第三氣體混合裝置35。
[0038]所述氣體測定儀43可以為一個或多個，分別對應(yīng)相應(yīng)的混合氣體源37，以確定每種混合氣體的濃度，氣體測定儀43按次序并聯(lián)在采樣系統(tǒng)4中。所述氣體測定儀43例如可為臭氧(O3)測定儀、二氧化硫(SO2)測定儀、(NOx)氮氧化物測定儀或(VOC)揮發(fā)性有機物測定儀。
[0039]上述混合氣體源37、氣體測定儀43和第三流量控制器36個數(shù)相同。
[0040]所述管路為特氟龍管。
[0041]所述第二、三氣體混合裝置34、35之間設(shè)有一個與外部空氣相通的管路A。所述配氣系統(tǒng)3和采樣系統(tǒng)4之間也設(shè)有一個與外部空氣相通的管路B，目的是使系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定。
[0042]所述第二氣體混合裝置34與第一采樣裝置41之間的管路長度與所述第三氣體混合裝置35與第二采樣裝置42之間的管路長度相等；所述第三氣體混合裝置35和第二采樣裝置42之間的管路長度與第三氣體混合裝置35和氣體測定儀43之間的管路長度相等。
[0043]一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生方法，其是通過上述大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)來實現(xiàn)的，所述方法的步驟如下:[0044]I)在過氧化物氣體發(fā)生瓶22中裝入過氧化物發(fā)生液，設(shè)置質(zhì)量流量控制器21的流量為a%，a的取值范圍為0-15，氣體通過質(zhì)量流量控制器21使過氧化物氣體發(fā)生瓶22產(chǎn)生一定量的未知濃度氣體，開啟第一、二流量控制器31、32，切斷第二、三氣體混合裝置34、35之間的連接；
[0045]往氣體發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)打入零空氣，使來自零氣發(fā)生裝置I的零空氣分別進(jìn)入氣體發(fā)生裝置2和配氣系統(tǒng)3，進(jìn)入氣體發(fā)生裝置2的零空氣通過質(zhì)量流量控制器21進(jìn)入過氧化物氣體發(fā)生瓶22，與過氧化物發(fā)生液表面蒸發(fā)出的高濃度過氧化物氣體混合，形成含一定量的未知濃度過氧化物氣體，該氣體從過氧化物氣體發(fā)生瓶的出口出來，進(jìn)入第一氣體混合裝置32 ;進(jìn)入配氣系統(tǒng)3的零空氣，一部分通過第一流量控制器31進(jìn)入第一氣體混合裝置32，在第一氣體混合裝置32內(nèi)與發(fā)生瓶22產(chǎn)生的過氧化物氣體混合，另一部分通過第二流量控制器33作為稀釋氣體進(jìn)入第二氣體混合裝置34并與來自第一氣體混合裝置32的氣體混合，在第二氣體混合裝置34中混合后的氣體為環(huán)境濃度等級、未知濃度的過氧化物氣體，該氣體通過管路進(jìn)入第一采樣裝置41。
[0046]2)對進(jìn)入第一采樣裝置41的混合氣體進(jìn)行分析，可確定質(zhì)量流量控制器21的流量為a%時氣體發(fā)生系統(tǒng)最終發(fā)生出的過氧化物的濃度。
[0047]3)若發(fā)生出的過氧化物濃度不符合實驗要求，則返回步驟I)，重新設(shè)置氣體發(fā)生裝置2中質(zhì)量流量控制器21的流量a%，例如a% = 5.2%、a% = 8.3%等，并重復(fù)步驟2)，即可獲得所需的大氣環(huán)境等級過氧化物濃度。
[0048]4)保持第二采樣裝置42關(guān)閉，連接第二、三氣體混合裝置34、35，打開混合氣體源的開關(guān)，向配氣系統(tǒng)添加混合氣體，通過混合氣體源37打入混合氣體(例如03，SO2, NOx或V0C)，混合氣體的大小由第三流量控制器36控制，設(shè)置第三流量控制器36的流量b %，b的取值范圍為0-100，未知濃度的混合氣體經(jīng)過第三流量控制器36后進(jìn)入第三氣體混合裝置35，在第三氣體混合裝置35中與來自第二氣體混合裝置34的稀釋氣體混合后進(jìn)入氣體測定儀43，待配氣系統(tǒng)內(nèi)混合氣體濃度穩(wěn)定后，讀取氣體測定儀43的讀數(shù)確定進(jìn)入配氣系統(tǒng)的混合氣體的濃度。
[0049]5)若發(fā)生出的過氧化物濃度不符合實驗要求，則返回步驟4)，重新設(shè)置第三流量控制器36的流量b%，例如b%= 7.0%,b%= 15.2%等，即可獲得所需的混合氣體濃度。
[0050]6)打開第二采樣裝置42，在步驟3)和步驟5)的基礎(chǔ)上分別設(shè)置質(zhì)量流量控制器21的流量a%和第三流量控制器36的流量b%，向氣體發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)同時打入零空氣及混合氣體，過氧化物氣體發(fā)生瓶22中發(fā)生的氣體依次與稀釋氣體在第一氣體混合裝置32和第二氣體混合裝置34混合后，分兩路分別進(jìn)入第一采樣裝置41和第三氣體混合裝置35，在第三氣體混合裝置35中的氣體與混合氣體源37產(chǎn)生的氣體混合后分別進(jìn)入第二采樣裝置42和氣體測定儀43，可通過分析裝置確定第一、二采樣裝置41、42的過氧化物氣體的濃度，分別獲得系統(tǒng)內(nèi)過氧化物氣體的背景濃度、及受混合氣體干擾后過氧化物氣體的濃度，氣體測定儀43顯示為混合氣體的濃度。
[0051]7)返回步驟3)重新設(shè)置流量a%和b%，即可獲得過氧化物的不同背景濃度、以及不同濃度的混合氣體。
[0052]下面對本實施方式在工作時的具體實施步驟進(jìn)行舉例說明。
[0053]I)發(fā)生過氧化物氣體[0054]在過氧化物氣體發(fā)生瓶22中裝入配制好的過氧化物發(fā)生液，該質(zhì)量流量控制器21為百分比設(shè)計，最大流量為30ml/min，為使整個系統(tǒng)發(fā)生出環(huán)境濃度等級的過氧化物氣體，設(shè)置質(zhì)量流量控制器21的流量為8%= 10.0%，設(shè)置第一流量控制器31流量為IL/min，第二流量控制器33流量為12L/min，保持第二、三氣體混合裝置34、35處于未連接狀態(tài)。
[0055]設(shè)置完成后，往系統(tǒng)內(nèi)打入零空氣，零空氣分別進(jìn)入氣體發(fā)生裝置2和配氣系統(tǒng)3，進(jìn)入氣體發(fā)生裝置的零空氣，一小部分通過質(zhì)量流量控制器21從過氧化物氣體發(fā)生瓶22進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)生瓶，在出氣口產(chǎn)生一定量未知濃度的過氧化物氣體；進(jìn)入配氣系統(tǒng)3的氣體，一小部分通過第一流量控制器31與發(fā)生瓶22產(chǎn)生的過氧化物氣體在第一氣體混合裝置32混合，目的是為了提高進(jìn)入配氣系統(tǒng)3的過氧化物氣體的混合效率，另一部分通過第二流量控制器33作為稀釋氣體進(jìn)入第二氣體混合裝置34并與來自第一氣體混合裝置32的氣體混合，混合后的氣體為環(huán)境濃度等級、未知濃度的過氧化物氣體，該氣體一部分通過管路進(jìn)入第一采樣裝置41，另一部分通過管路進(jìn)入第三氣體混合裝置35，第三部分通過管路A與外部空氣相通，目的是使系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定。
[0056]2)確定系統(tǒng)發(fā)生的過氧化物濃度
[0057]利用分析裝置對進(jìn)入第一采樣裝置41的混合氣體進(jìn)行分析，可確定質(zhì)量流量控制器21的流量為a%時系統(tǒng)最終發(fā)生出的過氧化物的濃度。
[0058]3)確定實驗所需的環(huán)境等級過氧化物濃度
[0059]若發(fā)生出的過氧化物濃度不符合實驗要求，則返回步驟I)，根據(jù)實驗需要重新設(shè)置氣體發(fā)生裝置2中質(zhì)量流量控制器21的流量，例如a%=5.2%、a%=8.3等，并重復(fù)步驟2)獲得所需的大氣環(huán)境等級過氧化物濃度。
[0060]4)確定混合氣體源濃度
[0061]保持第二采樣裝置42關(guān)閉，第二、三氣體混合裝置34、35處于連接狀態(tài)，打開混合氣體源37的開關(guān)，向配氣系統(tǒng)添加混合氣體，通過混合氣體源37打入混合氣體，混合氣體的大小由第三流量控制器36控制，最大流量為10ml/min，初步設(shè)置第三流量控制器36的流量為b%，b的取值范圍為0-100，未知濃度的混合氣體經(jīng)過第三流量控制器36后，經(jīng)過第三氣體混合裝置35與來自第二氣體混合裝置34的稀釋氣體混合后進(jìn)入氣體測定儀43，待配氣系統(tǒng)內(nèi)混合氣體濃度穩(wěn)定后，讀取氣體測定儀43的讀數(shù)確定進(jìn)入系統(tǒng)的混合氣體的濃度。
[0062]5)確定所需的混合氣體源濃度
[0063]如混合氣體的濃度不符合實驗要求，則返回步驟4)，重新設(shè)置第三流量控制器36的流量，例如b%= 7.0%,b%= 15.2%等，通過反復(fù)調(diào)節(jié)第三流量控制器36的流量，獲得所需的混合氣體濃度。
[0064]6)打開第二采樣裝置42，在步驟3)和步驟5)的基礎(chǔ)上分別設(shè)置質(zhì)量流量控制器21的流量a%和第三流量控制器36的流量b%，向氣體發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)同時打入零空氣及混合氣體，過氧化物氣體發(fā)生瓶22中發(fā)生的氣體依次與稀釋氣體在第一氣體混合裝置32和第二氣體混合裝置34混合后，分兩路分別進(jìn)入第一采樣裝置41和第三氣體混合裝置35，進(jìn)入第三氣體混合裝置35中的氣體與混合氣體源37產(chǎn)生的氣體混合后分別進(jìn)入第二采樣裝置42和氣體測定儀43，通過分析裝置確定第一、二采樣裝置41、42的過氧化物氣體的濃度。此夕卜，從第三氣體混合裝置35出來的氣體還有一部分通過管路B排至外界，以使系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定。第一采樣裝置41的過氧化物氣體濃度為系統(tǒng)內(nèi)過氧化物氣體的背景濃度，第二采樣裝置42的過氧化物氣體濃度為受混合氣體影響后的過氧化物氣體濃度，氣體測定儀43顯示為混合氣體的濃度。
[0065]7)返回步驟3)重新設(shè)置流量a%和b%，即可獲得過氧化物的不同背景濃度、以及不同濃度的混合氣體。
[0066]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:
[0067]1.可產(chǎn)生大氣環(huán)境濃度等級且濃度精確可調(diào)的過氧化物氣體。本發(fā)明在過氧化物氣體發(fā)生瓶22出口處產(chǎn)生的小流量較高濃度過氧化物氣體與大流量稀釋氣體混合前先與由流量控制器控制的較低流量稀釋氣體混合，巧妙得解決了低流量過氧化物氣體與大流量稀釋氣體混合時易出現(xiàn)的混合效率問題，使發(fā)生出的低濃度的過氧化物氣體更穩(wěn)定，并在發(fā)生瓶22進(jìn)氣口前設(shè)置一個小流量的質(zhì)量流量控制器21調(diào)節(jié)過氧化物氣體發(fā)生瓶22發(fā)生的過氧化物濃度大小，可發(fā)生出濃度穩(wěn)定的過氧化物氣體，且可方便、精確地對發(fā)生出的過氧化物氣體濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0068]2.可發(fā)生不同種類的過氧化物。本發(fā)明的發(fā)生瓶22中裝有發(fā)生液，可以混合一種或多種過氧化物發(fā)生液，通過改變所裝發(fā)生液的類型，即可同時發(fā)生出一種或多種不同種類的過氧化物。
[0069]3.可定量混合實驗所需的其它氣體。本發(fā)明還包括有混合氣體源和氣體混合裝置，并在混合氣體源和混合裝置之間設(shè)有流量控制器，可同時定量混合一種或多種實驗所需的其它氣體，并通過采樣系統(tǒng)設(shè)置的氣體測定儀和合理巧妙的方法在系統(tǒng)運行中獲得準(zhǔn)確的混合氣體的濃度值。
[0070]4.系統(tǒng)構(gòu)造簡單、成本低廉。本發(fā)明采用環(huán)保部門和科研單位目前常用的污染氣體測定儀、流量控制器及其它常用設(shè)備組成配氣及采樣系統(tǒng)，發(fā)生瓶僅由進(jìn)、出氣管、發(fā)生液三部分組成，發(fā)生液制備、添加十分方便。
[0071]5.系統(tǒng)構(gòu)思巧妙、操作性強。本發(fā)明巧妙得將配氣系統(tǒng)、氣體發(fā)生裝置和采樣系統(tǒng)組合在一起，僅用一個零氣發(fā)生裝置串接了整套系統(tǒng)，包括氣體發(fā)生、稀釋、混合，并可同時獲得混合氣體添加前后的過氧化物氣體濃度以及混合氣體的濃度，且可在短時間內(nèi)單一或同時改變過氧化物氣體及混合氣體濃度進(jìn)行模擬實驗。
[0072]實施方式2
[0073]如圖2所示，在上述實施方式I的基礎(chǔ)上，可在第三氣體混合裝置35和采樣系統(tǒng)4之間增加一煙霧箱38，使混合氣體和過氧化物氣體根據(jù)不同目的進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
[0074]實施步驟與上述實施方式I的實施步驟基本相同，區(qū)別在于:步驟6)中所述第三氣體混合裝置35出口氣體在煙霧箱38內(nèi)混合或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，進(jìn)入采樣系統(tǒng)4。
[0075]以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請文件公開的可以對本發(fā)明實施例進(jìn)行各種改動，變型或組合而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括零氣發(fā)生裝置和采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括氣體發(fā)生裝置和配氣系統(tǒng)， 所述氣體發(fā)生裝置包括質(zhì)量流量控制器和過氧化物氣體發(fā)生瓶，所述過氧化物氣體發(fā)生瓶具有進(jìn)氣口，出氣口和發(fā)生液，所述進(jìn)氣口通過管路連接所述質(zhì)量流量控制器； 所述配氣系統(tǒng)包括第一流量控制器，第一氣體混合裝置，第二流量控制器，第二氣體混合裝置，第三流量控制器，第三氣體混合裝置和混合氣體源， 所述采樣系統(tǒng)包括第一采樣裝置，第二采樣裝置和氣體測定儀； 所述零氣發(fā)生裝置通過管路分別連接質(zhì)量流量控制器和第一、二流量控制器， 所述第一氣體混合裝置的第一、二入口通過管路分別連接第一流量控制器的出口和過氧化物氣體發(fā)生瓶的出口， 所述第二氣體混合裝置的第一、二入口通過管路分別連接第二流量控制器的出口和第一氣體混合裝置的出 口， 所述第三氣體混合裝置的第一、二入口通過管路分別連接第二氣體混合裝置的第一出口和第三流量控制器的出口，第三流量控制器的入口連接混合氣體源， 所述第二氣體混合裝置的第二出口通過管路連接第一采樣裝置，所述第三氣體混合裝置的出口通過管路分別連接第二采樣裝置和氣體測定儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述第二、三氣體混合裝置之間設(shè)有一個與外部空氣相通的管路；所述配氣系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)之間也設(shè)有一個與外部空氣相通的管路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述過氧化物氣體發(fā)生瓶中的進(jìn)氣口的位置高于發(fā)生液的液面高度；所述管路為特氟龍管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述過氧化物氣體發(fā)生瓶中的發(fā)生液為過氧化氫、甲基過氧化氫、羥甲基過氧化氫或乙基過氧化氫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述混合氣體源為一個或多個，所述氣體測定儀與混合氣體源的數(shù)量相同，所述氣體測定儀分別對應(yīng)相應(yīng)的混合氣體源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述混合氣體源為臭氧源、二氧化硫源、氮氧化物源或揮發(fā)性有機物源； 所述氣體測定儀為臭氧測定儀、二氧化硫測定儀、氮氧化物測定儀或揮發(fā)性有機物測定儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述第二氣體混合裝置與第一采樣裝置之間的管路長度與所述第三氣體混合裝置與第二采樣裝置之間的管路長度相等； 所述第三氣體混合裝置和第二采樣裝置之間的管路長度與第三氣體混合裝置和氣體測定儀之間的管路長度相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述第三氣體混合裝置與采樣系統(tǒng)之間連接有煙霧箱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述混合氣體源為多個，混合氣體源與第三流量控制器的數(shù)量相同，每個第三流量控制器的入口連接對應(yīng)的混合氣體源，第三流量控制器的出口連接第三氣體混合裝置。
10.一種大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生方法，其通過權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境濃度過氧化物氣體發(fā)生系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 1)在過氧化物氣體發(fā)生瓶中裝入過氧化物發(fā)生液，設(shè)置質(zhì)量流量控制器的流量為a%, a的取值范圍為0-15，開啟第一、二流量控制器，切斷第二、三氣體混合裝置之間的連接; 往氣體發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)打入零空氣，使來自于零氣發(fā)生裝置的零空氣分別進(jìn)入氣體發(fā)生裝置和配氣系統(tǒng)，進(jìn)入氣體發(fā)生裝置的零空氣通過質(zhì)量流量控制器進(jìn)入過氧化物氣體發(fā)生瓶，將過氧化物氣體發(fā)生瓶內(nèi)的過氧化物氣體帶出過氧化物氣體發(fā)生瓶外，從而產(chǎn)生過氧化物氣體；進(jìn)入配氣系統(tǒng)的零空氣，一部分通過第一流量控制器進(jìn)入第一氣體混合裝置，在第一氣體混合裝置內(nèi)與來自過氧化物氣體發(fā)生瓶的過氧化物氣體混合，另一部分通過第二流量控制器作為稀釋氣體進(jìn)入第二氣體混合裝置并與來自第一氣體混合裝置的氣體混合，在第二氣體混合裝置中混合后的氣體為環(huán)境濃度等級、未知濃度的過氧化物氣體，該氣體通過管路進(jìn)入第一采樣裝置； 2)對進(jìn)入第一采樣裝置的混合氣體進(jìn)行分析，可確定質(zhì)量流量控制器的流量為a%時氣體發(fā)生系統(tǒng)最終發(fā)生出的過氧化物的濃度； 3)若發(fā)生出的過氧化物濃度不符合實驗要求，則返回步驟I)，重新設(shè)置氣體發(fā)生裝置中質(zhì)量流量控制器的流量，并重復(fù)步驟2)，即獲得所需的大氣環(huán)境等級過氧化物濃度； 4)保持第二采樣裝置關(guān)閉，連接第二、三氣體混合裝置，打開混合氣體源的開關(guān)，向配氣系統(tǒng)添加混合氣體，初步設(shè)置第三流量控制器的流量b%，b的取值范圍為0-100，未知濃度的混合氣體經(jīng)過第三流量控制器后進(jìn)入第三氣體混合裝置，在第三氣體混合裝置中與來自第二氣體混合裝置的稀釋氣體混合后進(jìn)入氣體測定儀，待配氣系統(tǒng)內(nèi)混合氣體濃度穩(wěn)定后，讀取氣體測定儀的讀數(shù)，確定進(jìn)入配氣系統(tǒng)的混合氣體的濃度； 5)若混合氣體濃度不符合實驗要求，則返回步驟4)，重新設(shè)置第三流量控制器的流量b%，即獲得實驗所需的混合氣體濃度； 6)打開第二采樣裝置，在步驟3)和步驟5)的基礎(chǔ)上分別設(shè)置質(zhì)量流量控制器的流量a%和第三流量控制器的流量b%，向氣體發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)同時打入零空氣及混合氣體，過氧化物氣體發(fā)生瓶中發(fā)生的氣體依次與稀釋氣體在第一氣體混合裝置和第二氣體混合裝置混合后，分兩路分別進(jìn)入第一采樣裝置和第三氣體混合裝置，在第三氣體混合裝置中的氣體與混合氣體源產(chǎn)生的氣體混合后分別進(jìn)入第二采樣裝置和氣體測定儀，第一采樣裝置內(nèi)的氣體濃度為系統(tǒng)內(nèi)過氧化物氣體的背景濃度，第二采樣裝置內(nèi)的氣體濃度為受混合氣體干擾后過氧化物氣體的濃度，氣體測定儀顯示為混合氣體的濃度； 7)返回至步驟3)重新設(shè)置流量a%和b%，即獲得不同背景濃度的過氧化物氣體、以及不同濃度的混合氣體。
【文檔編號】B01F3/02GK103977739SQ201410207273
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】陳炫, 張清宇, 段菁春, 傅昂毅, 張新民, 楊加贏, 韓鋒 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院