分压法制备混合标准气体

分压法制备混合标准气体

一、适用范围

分压法适用于制备常温下是气体的，含量在1~60%的标准混合气体，其配制方法的不确定度为2%-10%。

二、所需设备

分压法的配气装置主要由汇流排、压力表、截止阀、真空泵、连接管路、接头、气瓶卡具等组成。该装置结构简单、制备快速简易。

汇流排所并联支管的多少，可按配入组分数的多少及一次配气瓶数的多少来确定。同时，支管也不宜太多，支管输越多，配气时冲洗管路的高纯气体损失就越多；相反，支管太少，一次只能配制一两瓶，且原料气钢瓶更换次数多，对配气量大的情况也很不方便。因此，支管数的多少，要根据实际情况合理选择，一般为5-10支。

用分压法配置钢瓶标准混合气体的流程图及装置，见附图1。

图1

三、原理

用分压法配制钢瓶装混合气体，主要依据理想气体的“道尔顿”定律。在给定的容积下，混合气的总压力等于混合气体中各组分分压之和。设Pa、Pb和Pc 为组分a、b和c的分压，则总压P=Pa+Pb+Pc。

组分a、b、c等和稀释气依次充入一假定为恒定且密封的钢瓶中，该钢瓶应预先处理、清洗和抽空，必要时先在80℃下烘烤2小时以上，每次导入一组分后，需静置1-2分钟，待瓶壁温度与室温相近时，测量钢瓶内压力，混合气的含量以压力比表示之。即各组分的分压与总压之比，即为各组分的含量。

理想气体的“道尔顿”分压定理见图2。

图2

但是，实际气体并非理想气体，只有少数气体在较低压力下可用理想气体定律来计算。对于大多数气体，用理想气体定律计算会造成较大的配制误差。因此，对于实际气体需用压缩系数来修正。不过，用压缩系数修正，计算比较麻烦，现在一般采用高精度分析方法如气象色谱法分析定值。

四、注意事项

用分压法制备标准混合气体，为了提高配置的准确度必须注意以下几点：

1、必须使用纯度已知的稀释气、组分纯气以及稀释气中所含的预配组分含量。

2、压力表的选择。由于分压法配气的主要依据是观察压力表的数值来计算所配标准混合气体的含量，压力表精度会直接影响配气的准确度。所以应当合理选择压力表的量程和级别，建议采用高精度压力表。

3、钢瓶处理与钢瓶阀的选择。在配制钢瓶标准气体时，必须对钢瓶进行抽空处理。如果钢瓶阀选择不当，瓶阀的密封性不好，抽空处理时，气瓶为负压的情况下，空气漏入影响真空度；充装气体过程中，在正压下易从阀杆处漏出。因此，必须选用密封性好的钢瓶阀，如PX-32，QF-90A等阀门可以避免由于阀门的泄漏而影响配制的标准气体量值的准确性。

4、充压速度把控。在加入各组分气时，充压速度应当缓慢。在条件允许的前提下，待加入的组分冷却到室温时，再测量钢瓶中的压力。

5、充压过程中的温度测控。在计算各组分压力时，大多数是假设温度不变时的压力，而实际充气过程中会造成一定的温度升高，使钢瓶内壁的温度与瓶外的气体热量交换，从而使热量散失，故气体的温度比计算的低。所以充气时，正确测量钢瓶体的温度是分压法制备标准气体准确度的重要因素之一。

6、实际的混合标准气体的压缩系数与理论计算的偏差。纯气体的压缩系数可以从手册中查到，因此，纯气体的量可以按公式正确计算得到。但当冲入第二种气体组分是，混合气体的量与第一种纯气体的计算的量不同，不完全遵从加和原理，因而会造成一定的配置误差。故而需要在实践中不断摸索，积累实践经验，才能提高制备的准确度。

7、不适用于含液组分的混合气。在配制混合气体时，不允许有某一气体组分在冲入钢瓶后变成液体。如果在制备的混合气体中有一组分在充入钢瓶后变成了液体，在使用和分析时，不但会造成很大的偏差，而且是极不安全的。

8、钢瓶混合气体的分层问题。配置好的钢瓶混合标准气体，不能马上分析，必须采用合适的混匀技术进行混匀处理或者静置一段时间使各组分自然混匀，待完全混匀后，再进行分析。

五、不确定度

用分压法制备标准气体其不确定度预制杯的组分含量有关。下表列出分压法制备的标准气体组分含量与定制不确定度的关系。