CN112191118A - 一种高精度混合气体溶液的制备方法 - Google Patents

一种高精度混合气体溶液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度混合气体溶液的制备方法，该制备方法使用到气体采样袋、精密天平、高精度气密性进样针，气密性样品瓶，采用将气体以气泡形式与溶剂充分混合方式，使气体质量浓度精准，优于现有技术，并且制备效率高；本发明所述自动配制装置在工作时能够降低输液过程中杂质气体与管道中溶剂对称量结果的影响，同时一方面能够根据重量变化及时计算出所配制的气体溶液的高精度质量浓度，另一方面还可以计算泵入保温箱体内的溶剂体积，根据气相计量筒内压强、温度以及体积的变化量计算输入保温箱体内的气体的理想情况下的物质的量，从而能够准确的、自动配制一定浓度范围内的气体溶液相较于传统的配制方法，配制速度快，配制周期短。

Description

一种高精度混合气体溶液的制备方法
技术领域
本发明属于化学工业技术领域，具体的，涉及一种高精度混合气体溶液的制备方法。
背景技术
在许多场合，提高水溶液的气体溶解度或者说制备出高浓度的单质及多质气体水溶液，具有非常特殊的效果和作用，富氢水具有特殊的强抗氧化能力且可选择性的中和羟基自由基、亚硝酸阴离子等，并应用于生命、生物科学及工业化学等等领域；富氧水已经在许多行业应用，特别是水体养殖业提高溶氧量及水体净化处理提高DO值；富氮水具有较理想的杀菌脱氧效果，可以很好地应用于动植物保鲜和农业栽培应用等等都得到良好的效果。
但是由于纯洁的水体中气体的溶解度大小，有一定的饱和度，而且根据气体的性质、压强和溶剂的温度的不同而变化，因此，提高气体的溶解度或者说提高气体在水溶液中的含量，对于各个领域来讲，具有更特殊的效果和更广泛的应用范围；
专利CN107188290A利用各种单质或多质的气体和10MQ去离子水按照一定比例进行混合，制备的各种标号的高浓度单质或多质气体水溶液，可以长时间保持水中的单质或多质气体不析出，并且水中没有添加任何化学物质，但是整个配制过程时间较长，内容复杂，需要的实验设备多，原理不一致，浓度不准确，无从下手配置成精密浓度的溶液，为了解决上述问题，本发明提供了以下解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度混合气体溶液的制备方法。
本发明需要解决的技术问题为：
现有技术中气体溶液的整个配制过程时间较长，内容复杂，需要的实验设备多，原理不一致，浓度不准确，无从下手配置成精密浓度的溶液。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高精度混合气体溶液的制备方法，包括如下步骤：
第一步，用分析天平称取样品瓶中溶剂的重量m1，其中分析天平的精度为 0.05-0.1mg；
第二步，将样品瓶加盖，避免溶剂大量吸附空气中的气相组分与固相杂质；
第三步，用气体采样袋接通气源，向气体采样袋中引入气体；
第四步，用气密性进样针在气体采样袋中抽取气体；
第五步，将上一步骤气密性进样针中的气体缓慢注入样品瓶中，使溶剂吸收注入的气体，并记录天平的读数m2；
第六步，根据
Figure BDA0002707568200000021
对样品瓶中气体溶液的质量浓度进行计算，完成气体溶液的配制。
所述气源为甲烷源、乙烷源或其它气态物质源；
本发明还公开了一种高精度混合气体溶液的自动配制装置，该自动配制装置包括溶剂储箱，与溶剂储箱相连接的溶剂中转箱，与溶剂中转箱相连接的配置箱，与配制箱相连接的气相中转箱，与气相中转箱相连接的气相储罐，配制箱设置分析天平上；
所述溶剂储箱用于储藏溶剂，溶剂储箱内设置有液泵与第一温度计，溶剂箱内所安装液泵连接有第一液体送料管的一端，第一液体送料管上设置有第八阀门；
所述溶剂中转箱包括溶剂计量筒，溶剂计量筒的底部连接有第一液体送料管的另一端，溶剂计量筒内设置有将第一活塞，第一活塞通过第一竖直驱动装置驱动，匀速缓慢的在溶剂计量筒内上下往复滑动，所述溶剂计量筒的底部连接有第二液体送料管的一端，第二液体送料管内并联有输液管与返液管，所述输液管上设置有第一输液泵与第一阀门，所述返液管上设置有第二输液泵与第二阀门；
所述配制箱包括保温箱体，保温箱体内设置有隔板，隔板将保温箱体分隔为上下两个分离的密闭空间，所述隔板上固定设置有微型驱动气缸，微型驱动气缸的气缸轴固定连接有第二活塞，第二活塞通过微型驱动气缸驱动在保温箱体处于下方的空间内上下往复滑动；
所述第二活塞上分别连接有配液输液管道的一端与配液输气管道的一端，所述配液输液管道上设置有第三阀门，所述配液输气管道上设置有第四阀门，所述配液输液管道的另一端连接有第二液体送料管的一端，所述配液输气管的另一端连接有气体中转管道的一端，气体中转管道上设置有第五阀门，气体中转管道在第五阀门与连接配液输气管一端之间的侧壁上连接有进气管道的一端；
所述保温箱体的底部连接有气体溶液出液管，气体溶液出液管上设置有第六阀门；
所述气相中转箱包括气相计量筒，气相计量筒的底部连接有出气管道的一端，出气管道的另一端连接有进气管道的另一端，所述气相计量筒内滑动设置有第三活塞，第三活塞通过第二竖直驱动装置驱动，匀速缓慢的在气相计量筒内上下往复滑动，所述气相计量筒的底部通过气相送料管连接有气相储罐，气相送料管上设置有第七阀门；
所述第一竖直驱动装置与第二竖直驱动装置为气缸或丝杆传动结构；
所述气相计量筒内设置有第二温度计与气压计；
所述气相储罐用于存储待溶解的气相。
上述自动配制装置的工作方法为：
通过第一竖直驱动装置驱动第一活塞竖直向下运动，将溶剂计量筒内的气体完全排出，通过第二竖直驱动装置驱动第三活塞竖直向下运动，将气相计量筒内的气体完全排出；
通过微型驱动气缸驱动第二活塞竖直向下运动，将保温箱体处于下方的密闭空间内的气体自气体溶液出液管气体中转管道的一端排出；
通过溶剂储箱内的液泵向溶剂计量筒内泵入一定量溶液后，封闭第一阀门，通过气相储罐向气相计量筒内输入一定量气相后，封闭第七阀门；
第一竖直驱动装置驱动第一活塞竖直向下运动预设距离，向保温箱体内输入溶剂，当保温箱体内溶剂达到预设量时，关闭第一输液泵与第一阀门，打开第二输液泵与第二阀门，将配液输液管道与第二液体送料管内的溶剂部分抽出，断开进气管道与出气管道的连接，配液输液管道与第二液体送料管的连接，称量此时配制箱的整体重量K1；
然后维持气相计量筒内压强，第二竖直驱动装置驱动第三活塞竖直向下运动预设距离，使气相自配液输气管进入保温箱体内并溶解于溶剂内；
断开进气管道与出气管道的连接，配液输液管道与第二液体送料管的连接，称量配制箱的整体重量K2；
根据
Figure BDA0002707568200000041
计算配制的气体溶液的质量浓度。
本发明的有益效果：
本发明中高精度混合气体溶液的制备使用到气体采样袋、精密天平、高精度气密性进样针，气密性样品瓶，本发明采用将气体以气泡形式与溶剂充分混合方式，使气体质量浓度精准，优于现有技术，并且制备效率高；本发明所述自动配制装置在工作时能够降低输液过程中杂质气体与管道中溶剂对称量结果的影响，同时一方面能够根据重量变化及时计算出所配制的气体溶液的高精度质量浓度，另一方面还可以根据第一竖直驱动装置驱动第一活塞竖直向下运动的距离、溶剂计量筒的直径计算泵入保温箱体内的溶剂体积，然后根据气相计量筒内压强、温度以及体积的变化量计算输入保温箱体内的气体的理想情况下的物质的量，从而能够准确的、自动配制一定浓度范围内的气体溶液相较于传统的配制方法，配制速度快，配制周期短，并且能够在配置时根据需要的浓度自动调节溶剂量以及气相量，并在配置后计算具体的质量浓度。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为自动配制装置的结构示意图；
图2为溶剂储箱与溶剂中转箱的安装结构示意图；
图3为配制箱的结构示意图；
图4为气相储罐与气相中转箱的结构示意图。
附图中：1、溶剂储箱，12、第一温度计，13、第一液体送料管，14、第八阀门，2、溶剂中转箱，21、溶剂计量筒，22、第一活塞，23、第一竖直驱动装置，24、第二液体送料管，25、输液管，26、返液管，27、第一输液泵，28、第二阀门，29、第一阀门，210、第二输液泵，3、配制箱，31、保温箱体，32、隔板，33、微型驱动气缸，34、第二活塞，35、配液输液管道，36、配液输气管道，37、第三阀门，38、第四阀门，39、气体中转管道，310、进气管道，311、第五阀门，312、气体溶液出液管，313、第六阀门，4、分析天平，5、气相中转箱，51、气相计量筒，52、第三活塞，53、第二竖直驱动装置，54、第二温度计，55、气压计，56、出气管道，6、气相储罐，61、相送料管，62、第七阀门。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高精度混合气体溶液的制备方法，包括如下步骤：
第一步，用分析天平称取样品瓶中溶剂的重量m1，其中分析天平的精度为 0.05-0.1mg；
第二步，将样品瓶加盖，避免溶剂大量吸附空气中的气相组分与固相杂质；
第三步，用气体采样袋接通气源，向气体采样袋中引入气体；
第四步，用气密性进样针在气体采样袋中抽取气体；
第五步，将上一步骤气密性进样针中的气体缓慢注入样品瓶中，使溶剂吸收注入的气体，并记录天平的读数m2；
第六步，根据
Figure BDA0002707568200000061
对样品瓶中气体溶液的质量浓度进行计算，完成气体溶液的配制。
本发明还公开了一种高精度混合气体溶液的自动配制装置，如图1至图4 所示，该自动配制装置包括溶剂储箱1，与溶剂储箱1相连接的溶剂中转箱2，与溶剂中转箱2相连接的配置箱3，与配制箱3相连接的气相中转箱5，与气相中转箱5相连接的气相储罐6，配制箱3设置分析天平4上；
所述溶剂储箱1用于储藏溶剂，溶剂储箱1内设置有液泵与第一温度计12，溶剂箱1内所安装液泵连接有第一液体送料管13的一端，第一液体送料管13 上设置有第八阀门14；
所述溶剂中转箱2包括溶剂计量筒21，溶剂计量筒21的底部连接有第一液体送料管13的另一端，溶剂计量筒21内设置有将第一活塞22，第一活塞22通过第一竖直驱动装置23驱动，匀速缓慢的在溶剂计量筒21内上下往复滑动，所述溶剂计量筒21的底部连接有第二液体送料管24的一端，第二液体送料管 24内并联有输液管25与返液管26，所述输液管25上设置有第一输液泵27与第一阀门29，所述返液管26上设置有第二输液泵210与第二阀门28；
所述配制箱3包括保温箱体31，保温箱体31内设置有隔板32，隔板32将保温箱体31分隔为上下两个分离的密闭空间，所述隔板32上固定设置有微型驱动气缸33，微型驱动气缸33的气缸轴固定连接有第二活塞34，第二活塞34 通过微型驱动气缸33驱动在保温箱体31处于下方的空间内上下往复滑动；
所述第二活塞34上分别连接有配液输液管道35的一端与配液输气管道36 的一端，所述配液输液管道35上设置有第三阀门37，所述配液输气管道36上设置有第四阀门38，所述配液输液管道35的另一端连接有第二液体送料管24 的一端，所述配液输气管36的另一端连接有气体中转管道39的一端，气体中转管道39上设置有第五阀门311，气体中转管道39在第五阀门311与连接配液输气管36一端之间的侧壁上连接有进气管道310的一端；
所述保温箱体31的底部连接有气体溶液出液管312，气体溶液出液管312 上设置有第六阀门313；
所述气相中转箱5包括气相计量筒51，气相计量筒51的底部连接有出气管道56的一端，出气管道56的另一端连接有进气管道310的另一端，所述气相计量筒51内滑动设置有第三活塞52，第三活塞52通过第二竖直驱动装置53驱动，匀速缓慢的在气相计量筒51内上下往复滑动，所述气相计量筒51的底部通过气相送料管61连接有气相储罐6，气相送料管61上设置有第七阀门62；
所述第一竖直驱动装置23与第二竖直驱动装置53为气缸或丝杆传动结构；
所述气相计量筒51内设置有第二温度计54与气压计55；
所述气相储罐6用于存储待溶解的气相。
上述自动配制装置的工作方法为：
通过第一竖直驱动装置23驱动第一活塞22竖直向下运动，将溶剂计量筒 21内的气体完全排出，通过第二竖直驱动装置53驱动第三活塞52竖直向下运动，将气相计量筒51内的气体完全排出；
通过微型驱动气缸33驱动第二活塞34竖直向下运动，将保温箱体31处于下方的密闭空间内的气体自气体溶液出液管312或气体中转管道39的一端排出；
通过溶剂储箱1内的液泵向溶剂计量筒21内泵入一定量溶液后，封闭第一阀门14，通过气相储罐6向气相计量筒51内输入一定量气相后，封闭第七阀门 62；
第一竖直驱动装置23驱动第一活塞22竖直向下运动预设距离，向保温箱体31内输入溶剂，当保温箱体31内溶剂达到预设量时，关闭第一输液泵27与第一阀门29，打开第二输液泵210与第二阀门28，将配液输液管道35与第二液体送料管24内的溶剂部分抽出，断开进气管道310与出气管道56的连接，配液输液管道35与第二液体送料管24的连接，称量此时配制箱3的整体重量 K1；
然后维持气相计量筒51内压强，第二竖直驱动装置53驱动第三活塞52竖直向下运动预设距离，使气相自配液输气管36进入保温箱体31内并溶解于溶剂内；
断开进气管道310与出气管道56的连接，配液输液管道35与第二液体送料管24的连接，称量配制箱3的整体重量K2；
根据
Figure BDA0002707568200000091
计算配制的气体溶液的质量浓度。
本发明所述自动配制装置在工作时能够降低输液过程中杂质气体与管道中溶剂对称量结果的影响，同时一方面能够根据重量变化及时计算出所配制的气体溶液的高精度质量浓度，另一方面还可以根据第一竖直驱动装置23驱动第一活塞22竖直向下运动的距离、溶剂计量筒21的直径计算泵入保温箱体31内的溶剂体积，然后根据气相计量筒51内压强、温度以及体积的变化量计算输入保温箱体31内的气体的理想情况下的物质的量，从而能够准确的、自动配制一定浓度范围内的气体溶液相较于传统的配制方法，配制速度快，配制周期短，并且能够在配置时根据需要的浓度自动调节溶剂量以及气相量，并在配置后计算具体的质量浓度。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种高精度混合气体溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，用分析天平称取样品瓶中溶剂的重量m1；
第二步，将样品瓶加盖；
第三步，用气体采样袋接通气源，向气体采样袋中引入气体；
第四步，用气密性进样针在气体采样袋中抽取气体；
第五步，将上一步骤气密性进样针中的气体注入样品瓶中，使溶剂吸收注入的气体，并记录天平的读数m2；
第六步，根据
Figure FDA0002707568190000011
对样品瓶中气体溶液的质量浓度进行计算，完成气体溶液的配制。
2.根据权利要求1所述的一种高精度混合气体溶液的制备方法，其特征在于，分析天平的精度为0.05mg-0.1mg。
3.根据权利要求1所述的一种高精度混合气体溶液的制备方法，其特征在于，所述气源为甲烷源或乙烷源。
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