标准气体的配制技术

任何渗透管在使用前都必须知道其渗透率。 渗透
原料气, 压缩空气 (由低压空气钢瓶或空压机供给) 作 率的测定方法是: 在一干燥瓶的底部装入粒状氢氧化
稀释气, 将它们按图 4 连接, 就可从取气口得到所需浓 钠, 上面盖一层尼龙纱网, 将渗透管放入干燥瓶中的纱
度的标准气体。
网上。加盖后, 渗透出来的气体 (汽油蒸气) 就会被氢氧
所配制的标准气体的浓度, 可用改变原料气及稀
透管一次 (必须在 10 分钟内称完) , 相邻两次的 重量差就是渗透管在该时间段的渗透量。测出渗 透量后, 就可用下式求出该渗透管的渗透率。
释气的流量比进行调节, 并可按下式计算:
z=
Λ
Qs Qs + Qa
式中: z: 所配标准气体的浓度 (ppm ) ;
于原料液体的挥发性,
使安培瓶中有一定蒸
气压, 气体分子在蒸气压力的作用下, 通过渗
图 6 渗透管动态配气装置 11 空气瓶; 21 净化器; 31 流量计; 41 搅拌器; 51 温度控制器; 61 温度计;
料气的浓度或液体的量及大瓶
气注入塑料袋内, 然后按图 3 连接一个事先装入原料
子的容积求得: 当加入瓶中的
气的气体定量管。 继续通气将定量管中的原料气压入
是原料气时, 按下式计算:
塑料袋中, 稀释至一定体积。 用手揉捏塑料袋, 使气体
Z=
V
1
V
0
Λ
×
103
式中: V 1: 原料气的体积 (mL ) ; 图 1 大瓶子配气装置
提供了安全保障。
这套多功能消防报警系统必将带给大家一定的收获。
由此可见剧场内增设火灾自动报警系统的重要 参考文献:
性。目前消防部门正在加紧完善各个高层建筑、大型剧
[ 1 ] 《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116298)
场、礼堂等建筑的自动消防系统, 笔者在此根据自己的
[ 2 ] 《剧场建筑设计规范》(J GJ 57288)
稀释气 (压缩空气) 经硅胶、活性炭和氢氧化钠净化器 2
料气的液体 (如汽油
等) , 用不钢加固环 3
将聚四氟乙烯塑料帽 2
和安培瓶 1 的颈部紧
封牢固, 塑料帽的上端
图 5 渗透管 是比较薄 (壁厚在 1 毫
11 安瓶; 21 聚四氟乙烯 米以下) 的渗透面 4。由
帽; 31 加固环; 41 渗透 面
要大, 有时需要小。钢瓶标准气虽有不同浓度的规格供 面积的大小等因素。 渗透面越大, 壁越薄, 渗透率就越
应, 但购置各种浓度的标准气体, 不仅代价太高, 而且 大。制作渗透管时, 就是通过改变渗透面积和厚度的办
不一定能及时办到。 较好的办法是购置一个浓度较高 法, 以获得不同渗透率的渗透管。
的标准气瓶, 需要低浓度标准气体时, 用钢瓶标准气作
图 3 塑料袋配气装置 11 注射器; 21 量气管; 31 塑料袋
浓度会发生改变, 所以对需气量较大或通气时间较长
的工作就不适应了, 就要采用动态配气技术配制标准
气体。
Z 和 V 0 同上式。 用大瓶子配气时, 由于器壁的吸附作用, 配成的标 准气体的实际浓度往往比计算值低。为避免这种影响, 可以将第一次配好的气体放置一段时间后抽掉, 再进 行第二次配气。 这样可以减小瓶壁的吸附作用。
三、动态配气技术
动态配气技术就是能连续不断的配制和供给一定 浓度的标准气体。用动态配气技术配制标准气体时, 首 先需要一个能连续不断供给原料气的气源, 作为这种
如果需要浓度更低的气体, 在大瓶子中配气后, 可 用抽真空法再进行稀释。例如, 将大瓶子中的气体压力
配气方法的气源有钢瓶标准气和渗透管等。 11 钢瓶气动态配气法
入干净空气代替瓶中原有气体后, 抽成负压, 再充入一 三次稀释……。进
定量的液体或原料气。若原料在常温下是气体, 用气体 行再次稀释时, 只
定量管加入 (见图 1) , 充入干净空气至常压。 若原料是 挥发性液体, 可在一个小安培瓶中称取一定量的液体, 放入大瓶中, 抽气使成负压, 再摇碎安瓶, 待液体挥发
标准气体的配制技术
武警学院消防工程系 邵建章
摘要: 在消防产品的研究、开发、生产和消防实际工作 中, 经常涉及各种标准气体的配制。本文详细介绍了标 准气体的静态配气技术和动态配气技术。 关键词: 静态配气技术 动态配气技术
在火灾自动报警器、呼吸器、传感器和火灾现场易 燃、易爆、有毒、有害气体快速检测仪器及其它消防产 品的研究、开发和生产中, 经常需要配制一系列物质的 标准气体, 用以对产品进行检测和校准; 在火灾现场易 燃、易爆、有毒、有害气体物质快速检测中, 需要一定浓 度的标准气体, 作为制作标准色列或浓度标尺的标准; 在火灾原因调查中, 研究和应用一种气态物证的分析 鉴定方法时, 需配制一定浓度的被检测物质的标准气 体, 以试验不同采样仪器的采样效率或不同吸收液的 吸收效率和鉴定方法的准确性、可靠性。 因此, 配制一 定浓度的标准气体是消防产品研究、开发、生产和消防 工作的一个重要环节。 而标准气体的配制又不同于液 体标准物质的配制, 有一定的难度。 因此, 本文将重点
发生方法
甲酸滴入浓硫酸中, 加热 碳酸钠加盐酸 ① 滴浓硫酸于浓硝酸钠溶液中。 ② 硝酸铅加热分解 (360—370℃)。 滴 40% 的亚硝酸钠溶液于 30% 的硫酸亚铁 的 1∶7 硫酸溶液中 加 20% 的盐酸于硫化钠或硫化亚铁中 浓盐酸蒸发或 1∶1 盐酸通气 氨水蒸发 浓氰化钠溶液加 1∶1 的硫酸, 加热 亚硫酸钠溶液中滴入浓硫酸 滴氢氟酸溶液数滴于塑料容器中, 放置数日 高锰酸钾加浓盐酸
化钠吸收。 由于液体的蒸气压与温度有关, 所以
渗透率也随温度改变而改变。 因此, 在测定渗透
率时, 必须将干燥瓶放入恒温水浴中, 温度控制
精度要达到±011℃。在恒温放置过程中, 每隔一
定的时间 (至少 12 小时) 用精密天平快速称量渗
图 4 钢瓶气动态配气装置 11 空气瓶; 21 原料气瓶; 31 净化器; 4、51 流量计; 61 混合器; 71 取气口
要将大注射器中 配好的气体推出 一部分, 然后吸入
图 2 注射器配气装置 11 大注射器; 21 橡皮帽; 31 小注射器
后, 再充入干净空气到常压。
干净空气进行稀释, 即可得到更低浓度的标准气体。
大瓶子配气法所制得的标
31 塑料袋配气法
准气体的浓度, 可根据加入原
用 100 毫升注射器或通过湿式流量计将一部分空
甲醛溶液挥发
所含物质 硫酸、甲酸
盐酸 一氧化氮 二氧化氮 二氧化氮
盐酸
氨 三氧化硫
盐酸
除去杂质方法 先用氢氧化钠溶液洗, 再用水洗 通过水洗 ① 与氧气混合将其氧化。 ② 将硝酸铅在氧气中加热。 通过 20% 的氢氧化钠溶液洗 通过水洗
通过 10% 的硫酸洗 通过浓硫酸洗
通过水洗
财产损失, 这样就从很大程度上为人们在剧场中娱乐 体会, 谈谈大型剧场的火灾自动报警系统的设计, 相信
二、静态配气技术
升的, 小注射器根据配气情况而定。 配气时, 在大注射 器中放一小金属片, 将活塞推入, 再用小注射器取一定
静态配气是把一定量的液体或原料气加到已知容 量的原料气, 将两注射器按图 2 连接, 把小注射器的气
积的稀释气体的容器中, 混合均匀。根据所加入的液体 体推入大注射器, 去掉小注射器和橡皮帽, 抽动大注射
Λ: 钢瓶标准气的浓度 (ppm ) ;
Q s: 钢瓶标准气的流量 (L m in) ;
Q a: 压缩空气的流量 (L m in;
用此法配气时, 在压缩空气的管路中应安装选择
性过滤器 (净化器) , 以除去空气中影响配气纯度的杂
质。此外配气出口的总流量应略大于用气口的流量, 以
保证所配气体的浓度与纯度。
或原料气的量和容器的容积, 即可计算出所配制标准 器活塞, 用干净空气将气体稀释到 100 毫升, 摇动注射
气体的浓度。 常用的静态配气技术有以下几种。
器中的金属片, 使气体混合均匀, 即得到较低浓度的标
11 大瓶子配气法
准气体。 稀释后的浓度可根据稀释前后气体体积计算
将大容积的玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶洗净、烘干, 充 出来。 如果一次稀释达不到要求, 还可进行第二次、第
标准气体的配制过程, 包括气体的发生, 一定体积或 一定质量物质的量取及用空气稀释至一定浓度等步骤。
一、气体的发生
由于各种物质的物理、化学性质不同, 它们的存在 形式各异, 因此, 获得标准气体的方法也不相同。 对于 以液体状态存在的挥发性较大的物质, 可利用液体的 挥发作用来制取。 此外, 也可以利用化学反应来制取。 用后一种方法所产生的气体常常含有杂质, 需先用适 当的方法除去杂质后, 贮存到适当的容器中, 测定浓度 后备用。 表 1 列出了一些常见气体的发生方法。
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在消防实际工作中, 所用标准气体的浓度有时需 在一定温度下, 渗透率的大小决定于渗透面的厚度和
标准气体的 静态配气技术虽
(ppm ) ; 当加入瓶中的是挥发性的液体时:
22. 4 × Z=
1+
t 273
m M
× 106
V0
式中: t: 气体的温度 (℃) ;
m : 加入液体的量 (g) ;
M : 液体的摩尔质量 (g m o l) ;
有仪器设备简单,
便于操作的优点, 但因其配气量少, 并且取气过程中
无论用什么方法产生的标准气体, 通常都要收集 到适当的容器中保存。 生产厂家一般都是将其压入钢 瓶或玻璃钢瓶中, 并用清洁气体稀释成一定浓度, 作为 商品出售。在生产车间或实验室中可用玻璃容器、塑料
气体 一氧化碳 二氧化碳
二氧化氮
一氧化氮
硫化氢 氯化氢
氨 氰化氢 二氧化硫 氟化氢
氯 甲醛
表 1 常见气体的发生方法
容器发生化学作用, 也不能通过器壁或缝隙漏掉。
压力, 即可得到原来浓度一半的标准气体。
用上述方法所获得的标准气体, 浓度一般都比较
21 注射器配气法
大, 不宜直接作为标准气体使用, 而是把它作为原料
对于需气量较小的工作, 用注射器配气是很方便
气, 通过适当的方法配制成所需浓度的标准气体。
的。取两个大小不等的注射器, 大注射器一般用 100 毫
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袋或注射器临时保存。但要注意, 被贮存的气体不能与 抽至原有压力的一半, 然后再充进干净空气至原来的
计算渗透率并求其平均值。或以称量数据为纵坐标, 时
间为横坐标, 绘制渗透率的特性曲线, 所得直线的斜率
即为渗透率。
(2) 渗透管动态配气装置
用已知渗透率的渗透管配制标准气体的装置如图
6 所示。
将渗透管放在气体发生瓶中, 再将气体发生瓶放
入恒温水浴中, 恒温水浴的温度要与测定渗透率时的
温度相同 (一般为 25±1℃) , 这样就可不作温度校正。
介绍几种所用仪器, 设备简单, 易于操作, 特别适用于 消防产品研制、生产和消防实际工作的标准气体的配 制技术。
标准气体是指气体状态的标准参比物质, 包括高 纯度标准气体和混合标准气体, 配气主要是指配制混 合标准气体。 混合标准气体是由已知含量的一种或多 种组分的气体混合到另一种不与其发生反应的背景气 体中而制成。 标准气体的配制技术主要包括静态配气 技术和动态配气技术两大类。
21 渗透管动态配气法 (1) 渗透管及渗透率的测定 渗透管是动态配气法中的另一种气源, 其结构见 图 5。
在安培瓶 1 中装入产生原
Γ=
∃G ∃S
×
1000
式中: Γ: 渗透率 (Λg m in) ;
∃G: 相邻两次称量的重量差 (m g) ;
∃S: 相邻两次称量的时间间隔 (m in) ;
实际测定时, 记录一系列称量和时间数据, 用上式
Λ: 原料气的浓度 (ppm ) ; 11 活 塞; 21 量 气 管; 31
V 0: 大瓶子的容积 (L ) ;
带磨口塞大瓶; 41 安瓶;
Z: 所 配 气 体 的 浓 度 51 螺旋翼状铝片
混合均匀。 根据加入原料气的体积和塑料袋的充气体 积求出标准气体的浓度。这种配气方法的特点是: 塑料 袋可大可小, 因而配气量的大小不受容器的容积大小 的限制。