[发明专利]一种基于催化转化的气体浓度量化系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于催化转化的气体浓度量化系统及方法，所述系统包括载体气体源1，质量流量控制器2，目标气体生成源3，三通阀4，催化加热箱5，以及二氧化碳气体分析仪6；载体气体源1的输出端与质量流量控制器2的输入端连接，质量流量控制器2的输出端与目标气体生成源3的输入端连接，目标气体生成源3的输出端与三通阀4的入口41连接，三通阀4的第一出口42与二氧化碳气体分析仪6连接，三通阀的第二出口43与催化加热箱5的输入端连接，催化加热箱5的输出端与二氧化碳气体分析仪6连接。

技术领域

本发明涉及大气化学中有机物标定的仪器测量和分析技术领域，特别涉及一种基于催化转化的气体浓度量化系统及方法。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是大气中普遍存在的一类有机化合物，是生成近地面臭氧和细颗粒物的重要前体物，在大气二次污染的形成、大气的氧化能力、人体健康等方面扮演非常重要的作用。

当前挥发性有机物设备的精确测量依赖准确的标准气体和相应的标定方法。最常用的标准气体配置方法为，将一定量的一种或多种挥发性有机物通入压缩钢瓶中，形成挥发性有机物的标准气体，浓度水平一般在1-10ppm。在使用时，一般采用动态配气法，将挥发性有机物标准气体与稀释气按恒定比例连续不断混合，从而可以配制并供给与环境大气挥发性有机物浓度相当(通常为0.1-10ppb)的气体。部分挥发性有机物在钢瓶中不稳定，也亟需简单方便的办法以识别标准气体浓度水平的潜在变化。

然而，对于许多挥发性有机物的极性较高和反应性较强，它们在压缩钢瓶内会产生壁损失或者发生降解反应等，故无法在压缩钢瓶中保存。对于这些挥发性有机物来说，其标定方法可以使用基于渗透管或扩散池等方法。渗透管和扩散池技术均能够有效标定很多重要的挥发性有机物。虽然理论上渗透管的渗透速率和扩散池的扩散速率能够计算得出，但实际上计算误差非常大，仍需要其他手段对其产生标气浓度进行量化。传统上，渗透管的渗透速率可通过多次对渗透管进行准确称重得到，但由于渗透管渗透造成的质量变化非常微弱，通常需要数周才能准确获得渗透速率。扩散池的扩散速率当前尚缺乏有效的定量手段。因此，渗透管和扩散池的标定技术均亟需快速有效的手段对其产生有机物标气的浓度进行定量。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于催化转化的气体浓度量化系统及方法，利用该系统可再次验证已知浓度标准气体的浓度，量化该标准气体浓度；或用于测定未知浓度的目标气体，从而可以确定目标气体的浓度水平，以用于大气污染仪器标定。在保证目标气体浓度的稳定性的基础上，还可以快速、准确的控制目标气体浓度，满足各类测试和研究的要求，并能兼顾操作便利性、安全性和成本等因素。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于催化转化的气体浓度量化系统，包括载体气体源1，质量流量控制器2，目标气体生成源3，三通阀4，催化加热箱5，以及二氧化碳气体分析仪6；

载体气体源1的输出端与质量流量控制器2的输入端连接，质量流量控制器2的输出端与目标气体生成源3的输入端连接，目标气体生成源3的输出端与三通阀4的入口41连接，三通阀4的第一出口42与二氧化碳气体分析仪6连接，三通阀的第二出口43与催化加热箱5的输入端连接，催化加热箱5的输出端与二氧化碳气体分析仪6连接；

其中，载体气体源1用于输出不可被催化加热箱5催化转化的载体气体；质量流量控制器2用于控制输出的载体气体的流速；目标气体生成源3用于生成可催化转化生成二氧化碳的目标气体；以及催化加热箱5用于将所述目标气体催化转化为二氧化碳。

优选的，载体气体源1中的载体气体为合成空气。

优选的，所述目标气体为挥发性有机化合物(VOCs)。

优选的，所述目标气体生成源3包括存有目标气体的渗透系统、压缩钢瓶或扩散池系统。