CN107917831A - 一种简易制备voc气体的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简易制备VOC气体的装置和方法,该装置包括:一个中空腔体,其上设置有分别与其连通的一个进气导管,用于向腔体内充入氮气;一个出气导管,用于排出腔体内的空气和过量的氮气,及,一个样品导管,用于向腔体内加入液态VOC和抽取所制备的VOC气体;所述进气导管和出气导管上设置有启闭装置;所述样品导管上设置有橡胶堵头。本发明可直接在玻璃容器上操作,氮气的摩尔数按照一个大气压的压力来算,因此不需要用到高压氮气配气装置和电子天平,简单易操作。使用方便,随时可以配制需要的浓度。快捷,马上配马上用,不需要混合装置混匀,直接用手摇匀。
Description
技术领域
本发明涉及VOC气体制备领域,具体涉及一种简易制备VOC气体的装置和方法。
背景技术
VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写,对人体健康有巨大影响。当居室中的VOC气体达到一定浓度时,短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等,严重时会出现抽搐、昏迷,并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果。
为了对VOC气体检测和处理进行研究,环境检测部门和科研院所需要大量的标准VOC气体。实验室所制备的VOC气体通常是在氮气中混入有机物(例如,苯、甲苯、二甲苯、二甲基二硫醚、乙硫醇、氯甲烷、甲硫醚等易挥发的有机物)得到的混合气体。
目前制备VOC气体基本都是用称量法进行制备。以100ppm的氮气中苯为例,称量法具体步骤是先对气瓶进行预处理,需要抽真空加热8小时以上,再用气体制备装置氮气对气瓶内部和气路进行多次冲洗,以确保气瓶内部干燥清洁。用电子天平称出空瓶重量,经过计算加入苯0.4ml,然后再经过计算加入氮气约914克,电子天平称出满瓶重量,然后通过重量差计算出实际加入氮气的克数,再计算出实际苯的浓度。然后再用气体混合装置进行混合,这个过程至少需要5个小时。传统的称量法不仅耗时时间长,步骤繁琐还占用大量的设备。此外,订购一瓶气体所需时间约一周,费用约几千块。对于急需使用的用户就有周期长,费用高的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种简易制备VOC气体的装置和方法,以解决上述现有技术的问题。
为达到上述目的,本发明提供了一种简易制备VOC气体的装置,其包括:一个中空腔体,其上设置有分别与其连通的一个进气导管,用于向腔体内充入氮气;一个出气导管,用于排出腔体内的空气和过量的氮气,及,一个样品导管,用于向腔体内加入液态VOC和抽取所制备的VOC气体;所述进气导管和出气导管上设置有启闭装置;所述样品导管上设置有橡胶堵头。
上述的简易制备VOC气体的装置,其中,所述进气导管插入至腔体底部。
上述的简易制备VOC气体的装置,其中,所述进气导管的内径沿气体流通方向逐渐减小。
上述的简易制备VOC气体的装置,其中,所述进气导管和出气导管上各设置有一插孔;所述启闭装置为设置在所述插孔内的旋转活塞;所述旋转活塞沿气体流通方向设置有一通孔,用于气体流通。
上述的简易制备VOC气体的装置,其中,所述样品导管内壁设置有螺纹,用于与所述橡胶堵头形成密封。
上述的简易制备VOC气体的装置,其中,所述中空腔体、进气导管、出气导管和样品导管一体成型。
上述的简易制备VOC气体的装置,其中,所述装置除橡胶堵头外均由玻璃制成。
本发明还提供了一种简易制备VOC气体的方法,其包括以下步骤:
步骤1:在室温T下用水装满上述的简易制备VOC气体的装置,然后量出水的体积V;
步骤2:将多个用于搅拌混合气体的四氟乙烯颗粒放入所述装置内;
步骤3:打开进气导管向所述装置内冲入一段时间的氮气,以排空装置内的空气,同时打开出气导管和样品导管,以保持装置与大气连通;
步骤4:装置内空气排出干净后,关闭进气导管、出气导管并用橡胶堵头堵住样品导管,以保持装置内处于一个大气压P的状态;
步骤5:由理想气体状态方程PV=n氮气RT,式中R为理想气体常数,计算得到氮气的摩尔数n氮气;进而根据需要制备的VOC气体摩尔百分比计算得到需要向装置内加入的液态VOC的摩尔数;
步骤6:将液态VOC通过针筒打入塞有橡胶堵头的样品导管中,并用加热器对所述装置加热,直至液态VOC完全气化;
步骤7:用手摇晃所述装置,利用聚四氟乙烯颗粒搅拌装置内的混合气体,制得VOC气体。
上述的简易制备VOC气体的方法,其还包括以下步骤:步骤8:通过针筒打入塞有橡胶堵头的样品导管中,将所制备的VOC气体抽出。
上述的简易制备VOC气体的方法,其中,重复步骤1多次,计算多次量出水的体积V的平均值。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
1.直接在玻璃容器上操作,氮气的摩尔数按照一个大气压的压力来算,因此不需要用到高压氮气配气装置和电子天平,简单易操作。
2.使用方便,随时可以配制需要的浓度。
3.快捷,马上配马上用,不需要混合装置混匀,直接用手摇匀。现有技术的混合装置按照气瓶不断滚动的原理,帮助内部气体混匀,因里面没有添加聚四氟乙烯,混匀至少需要2个小时,而本发明混匀仅需要1-2分钟即可。
4.经济实惠,只需购买小瓶装液态VOC原料,并可以多次使用。特别适合实验室做标准曲线用,可以多点少量多次使用。
附图说明
图1为本发明简易制备VOC气体装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述,这些实施例仅用于说明本发明,并不是对本发明保护范围的限制。
如图1所示,本发明提供了一种简易制备VOC气体的装置,其包括:一个中空腔体1,其上设置有分别与其连通的一个进气导管2,用于向腔体1内充入氮气;一个出气导管3,用于排出腔体1内的空气和过量的氮气,及,一个样品导管4,用于向腔体1内加入液态VOC和抽取所制备的VOC气体;所述进气导管2和出气导管3上设置有启闭装置;所述样品导管4上设置有橡胶堵头6。所述进气导管2可直接通过软管与氮气钢瓶出口阀连接。优选地,所述进气导管2插入至腔体1底部,以加快空气的排出速度。优选地,所述进气导管2的内径沿气体流通方向逐渐减小,以提高进气导管2出口处氮气的流速。可选地,所述进气导管2和出气导管3上各设置有一插孔;所述启闭装置为设置在所述插孔内的旋转活塞5;所述旋转活塞5沿气体流通方向设置有一通孔,用于气体流通。通过旋转插孔内的旋转活塞5使所述通孔与导管连通或断开,实现导管的开启或关闭。优选地,所述样品导管4内壁设置有螺纹,用于与所述橡胶堵头6形成密封,防止装置内的气体泄漏。可选地,所述中空腔体1、进气导管2、出气导管3和样品导管4一体成型,减少装置装配的时间。可选地,所述中空腔体1、进气导管2、出气导管3、样品导管4及旋转活塞5由玻璃制成,即所述装置除橡胶堵头外均由玻璃制成,可以大大节省生产成本。
本发明还提供了一种简易制备VOC气体的方法,其包括以下步骤:
步骤1:在室温T下用水装满上述的简易制备VOC气体的装置,然后量出水的体积V,即为装置的容积;可选地,重复步骤1多次,计算多次量出水的体积V的平均值;
步骤2:将多个用于搅拌混合气体的四氟乙烯颗粒放入所述装置内;
步骤3:打开进气导管2向所述装置内冲入一段时间的氮气,以排空装置内的空气,减少空气中杂质对VOC气体的影响,同时打开出气导管3和样品导管4,以保持装置与大气连通;
步骤4:装置内空气排出干净后,关闭进气导管2、出气导管3并用橡胶堵头6堵住样品导管4,以保持装置内处于一个大气压P的状态;
步骤5:由理想气体状态方程PV=n氮气RT,式中R为理想气体常数,计算得到氮气的摩尔数n氮气;进而根据需要制备的VOC气体摩尔百分比(nvoc/(nvoc+n氮气))计算得到需要向装置内加入的液态VOC的摩尔数nvoc;
步骤6:将液态VOC通过针筒打入塞有橡胶堵头6的样品导管4中,并用加热器,可选择吹风机,对所述装置加热,直至液态VOC完全气化;
步骤7:用手摇晃所述装置,利用聚四氟乙烯颗粒搅拌装置内的混合气体,制得VOC气体。
步骤8:通过针筒打入塞有橡胶堵头6的样品导管4中,将所制备的VOC气体抽出。
综上所述,本发明可直接在玻璃容器上操作,氮气的摩尔数按照一个大气压的压力来算,因此不需要用到高压氮气配气装置和电子天平,简单易操作。使用方便,随时可以配制需要的浓度。快捷,马上配马上用,不需要混合装置混匀,直接用手摇匀。现有技术的混合装置按照气瓶不断滚动的原理,帮助内部气体混匀,因里面没有添加聚四氟乙烯,混匀至少需要2个小时,而本发明混匀仅需要1-2分钟即可。经济实惠,只需购买小瓶装液态VOC原料,并可以多次使用。特别适合实验室做标准曲线用,可以多点少量多次使用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种简易制备VOC气体的装置,其特征在于,包括:一个中空腔体,其上设置有分别与其连通的一个进气导管,用于向腔体内充入氮气;一个出气导管,用于排出腔体内的空气和过量的氮气,及,一个样品导管,用于向腔体内加入液态VOC和抽取所制备的VOC气体;所述进气导管和出气导管上设置有启闭装置;所述样品导管上设置有橡胶堵头。
2.如权利要求1所述的简易制备VOC气体的装置,其特征在于,所述进气导管插入至腔体底部。
3.如权利要求1所述的简易制备VOC气体的装置,其特征在于,所述进气导管的内径沿气体流通方向逐渐减小。
4.如权利要求1所述的简易制备VOC气体的装置,其特征在于,所述进气导管和出气导管上各设置有一插孔;所述启闭装置为设置在所述插孔内的旋转活塞;所述旋转活塞沿气体流通方向设置有一通孔,用于气体流通。
5.如权利要求1所述的简易制备VOC气体的装置,其特征在于,所述样品导管内壁设置有螺纹,用于与所述橡胶堵头形成密封。
6.如权利要求1所述的简易制备VOC气体的装置,其特征在于,所述中空腔体、进气导管、出气导管和样品导管一体成型。
7.如权利要求1所述的简易制备VOC气体的装置,其特征在于,所述装置除橡胶堵头外均由玻璃制成。
8.一种简易制备VOC气体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:在室温T下用水装满如权利要求1-7中任意一项所述的简易制备VOC气体的装置,然后量出水的体积V;
步骤2:将多个用于搅拌混合气体的四氟乙烯颗粒放入所述装置内;
步骤3:打开进气导管向所述装置内冲入一段时间的氮气,以排空装置内的空气,同时打开出气导管和样品导管,以保持装置与大气连通;
步骤4:装置内空气排出干净后,关闭进气导管、出气导管并用橡胶堵头堵住样品导管,以保持装置内处于一个大气压P的状态;
步骤5:由理想气体状态方程PV=n氮气RT,式中R为理想气体常数,计算得到氮气的摩尔数n氮气;进而根据需要制备的VOC气体摩尔百分比计算得到需要向装置内加入的液态VOC的摩尔数;
步骤6:将液态VOC通过针筒打入塞有橡胶堵头的样品导管中,并用加热器对所述装置加热,直至液态VOC完全气化;
步骤7:用手摇晃所述装置,利用聚四氟乙烯颗粒搅拌装置内的混合气体,制得VOC气体。
9.如权利要求8所述的简易制备VOC气体的方法,其特征在于,还包括以下步骤:步骤8:通过针筒打入塞有橡胶堵头的样品导管中,将所制备的VOC气体抽出。
10.如权利要求8所述的简易制备VOC气体的方法,其特征在于,重复步骤1多次,计算多次量出水的体积V的平均值。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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