[发明专利]一种液体有机物雾化气化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体有机物雾化气化装置，通过喷雾气化原理将液态有机物气化形成气体，主要用于将液态有机物配制成适合气体报警器或检测仪的研制、生产、检定、校准过程中所需的标准气体。

背景技术

在气体报警器或检测仪的研制、生产、使用等过程中，需要配制准确浓度的气态标准物质，用以评价仪器的工作性能。而这些有机标准物质尽管有一定的蒸气压或挥发度，但在常温常压下是呈液体状态存在的，比如甲醇、乙醇、乙醚等，通常情况下挥发速率较慢，所以要达到准确浓度的气体需要维持足够长的时间。由于这些液态有机物可能因为它们化学反应的活性较大，易于同空气中的水蒸气、氧气等反应；同时它们的沸点较高、挥发度较低，故不易采用常规的质量配制方法，高浓度还不易汽化；而且其极性较大，若采用通常的高压气瓶包装和储存，容易被瓶体、阀门等吸附。因此，要将这些液态化学战剂准确配制成高压钢瓶包装储存的标准气体，在国内外技术上均有难度。因得不到准确的该类标准气体，从而造成了开展气体报警器或检测仪标定和分析方法评价工作的根本问题。

针对上述问题，国内外研制了各种将液态有机物转变成相应气体状态的装置。从实现的原理上讲，分两种：扩散原理和喷雾气化原理。

1.扩散原理。由于分子的热运动，液态分子摆脱分子之间的引力束缚之后变成气体，再经过扩散到达更远的地方。如果是在一定空间内并维持足够长的时间，最终就会达到气液平衡状态。根据气体状态方程，有机物在达到气液平衡后，气相中的浓度是由其温度和压力决定的。当压力一定时，气相中的浓度就跟温度之间存在着一定的函数关系，同一种物质，其浓度和温度的函数关系是确定的。在标准大气压下，可以通过文献直接查到浓度和温度的函数关系式，因此，只要控制好温度，并维护足够长的气液平衡时间，就可以通过获得此温度下物质在气相中的浓度。依据扩散原理实现的配气方法有两种，一种是静态配气法，就是保持系统的温度恒定，并维持正常大气压，将进入气相中的标准物质收集在收集袋内，维护足够长的时间，收集袋内气相中标准物质与液态达到动态平衡，然后将收集袋气体通过挤压释放出来。沈正生等报道的《呼出气体酒精含量探测器计量检定标准装置的研究》[中国计量，2007，(10)：53～54]就是利用这一原理实现的。这种静态配气方法由于建立气态和液态的平衡时间较长，而采用了另一种折中方案即动态配气法：在一定的温度下，以恒定流量的动态气体吹扫液体扩散管管口，但是这种方法由于没有建立气液平衡，所以气相中的浓度无法从文献中的饱和蒸气浓度与温度的关系式中求算出来， 因此需要根据其它定量方法，获得气体中标准物质的浓度。李伟等报道的《QCM传感器法定量检测空气中芥子气》[环境污染与防治，2006，28(10)：796～798]就是利用动态扩散方法实现将液态化学战剂配制成气体的。利用扩散原理的配气装置存在着如下缺点：

(1)稳定时间过长 静态配气法虽然能够通过饱和蒸气浓度与温度的关系式准确地计算出气相中标准物质的浓度，但由于其建立气液平衡需要较长的时间，因此在配制不同浓度或重新建立平衡时，需要较长的仪器稳定时间，特别是无法灵活地配制不同浓度的气态标准物质。

(2)浓度不易重复 液体的挥发速率除了与其本身性质和温度有关外，还与其纯度有关，根据物理化学知识，液体的纯度决定其蒸气分压的大小。在使用动态配气法时，随着标准物质的挥发，液态中的高挥发性物质逐渐增多，液体粘度逐渐增大，标准物质的挥发速率也随之减小，因此，气相中标准物质的浓度也会减小，导致了气相中标准物质的浓度不易重复。为了获得气相中标准物质的浓度，在每次建立新的气液平衡之后，需要使用如气相色谱等仪器进行标定。

国内目前研制的由液态标准物质配制成特定浓度气态标准物质的配气装置都是依据扩散原理实现的，利用静态扩散配气法的有警用呼出气体酒精含量探测器；液态有机物由于极性大、稳定性差、化学性质活泼，而采用动态扩散配气法。