CN213148836U - 一种用于测定气相中氧化亚氮的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于测定气相中氧化亚氮的装置，包括氧化亚氮混合气体发生器、导气管、引风机、第一蛇形反应管、第二蛇形反应管、气相色谱仪和计算机，氧化亚氮混合气体发生器的出气口通过导气管与引风机的进气口连接，引风机的出气口通过导气管与第一蛇形反应管的进气端连接，第一蛇形反应管的出气端通过导气管与第二蛇形反应管的进气端连接；本实用新型解决了测定氧化亚氮需要更换高额的PLOT色谱柱或者需要前置添加去除二氧化碳和氧气的装置等高额花费，也能够避免使用气相色谱测定时氧化亚氮的出峰和二氧化碳以及氧气的出峰重叠的问题，从而使操作人员在对气相中的氧化亚氮测定时无需经常购买调换色谱柱，方便使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及氧化亚氮的检测技术领域，特别涉及一种用于测定气相中氧化亚氮的装置。
背景技术
氧化亚氮，又称为笑气，它是一种氧化剂，在一定条件下能支持燃烧。但其在室温下稳定，有轻微麻醉作用，曾用作麻醉剂。同时氧化亚氮是《京都议定书》规定的6种温室气体之一，具有温室效应，会加剧全球变暖现象。氧化亚氮稳定性强，在大气中的存留时间极长，并可输送至大气层平流层，导致臭氧层破坏，产生臭氧层空洞，使人类和其它生物暴露在太阳紫外线的辐射下，对人体皮肤、眼睛、免疫系统造成损害。尽管氧化亚氮在大气中含量很低，属于痕量气体，但其单分子增温潜势约为二氧化碳的298倍，约为甲烷的21倍，将来对全球气候的增温效果会愈加显著。在自然条件下，氧化亚氮主要来自土壤和海洋。但人类的耕作过程，生产、使用氮肥过程，化石燃料和其他有机物的燃烧过程增加了氧化亚氮的排放量。对于氧化亚氮的学术研究以及机理探讨是目前的研究热门。
目前来说，污水处理厂、化工工厂、高校实验室等对氧化亚氮的测定通常采用气相色谱仪测定的方式，但由于实际检测过程中气相色谱仪氧气和二氧化碳的出峰会与氧化亚氮的出峰产生重叠，一般采用购买PLOT色谱柱或者配备GC-MS等价格较高装置的方法来解决这一问题。因此如何采用气相色谱仪测定出氧化亚氮也成为目前的一大难题。
授权公告日为2017.12.22、授权公告号为CN105954415B的中国发明专利公开了“一种测定水体中溶解氧化亚氮的装置和方法”，包括氮气钢瓶、减压阀、质量流量控制器、流量计、六通阀、三通阀、Nafion管、半导体制冷器、吹扫管、捕集管、杜瓦罐、电加热管、十二通阀、科伦泵、样品瓶、气相色谱仪、计算机等。利用氮气将水体中的氧化亚氮混合气体吹扫至Nafion管，通过Nafion管及半导体制冷器除去混合气体中绝大部分的水汽，然后利用杜瓦罐液氮将氧化亚氮混合气体吸附捕集至分子筛中，进一步地利用电加热管加热解析，将氧化亚氮气体送入气相色谱仪进行分离和检测。
然而上述方法存在的不足之处在于加热解析后的气体为混合气体且仍旧含有部分水汽，水汽会影响氧化亚氮检测结果的准确性，混合气体要进行分离检测，对色谱柱要求较高，这就使得检测的成本和难度增加。
传统的氧化亚氮测定装置和方法，常用的气相色谱仪难以通过一根填充柱将气相中所有组分都分离检测，因此常采用双柱分离的分析措施，这就增加了设备复杂性和检测成本。因此，针对只有单填充柱的气相色谱仪以及经费有限无法添加昂贵的前置去除装置的情况，特此提出本申请氧化亚氮测定装置。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低的用于测定气相中氧化亚氮的装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种用于测定气相中氧化亚氮的装置，包括氧化亚氮混合气体发生器、导气管、引风机、第一蛇形反应管、第二蛇形反应管、气相色谱仪和计算机，氧化亚氮混合气体发生器的出气口通过导气管与引风机的进气口连接，引风机的出气口通过导气管与第一蛇形反应管的进气端连接，第一蛇形反应管的出气端通过导气管与第二蛇形反应管的进气端连接，第二蛇形反应管的出气端通过导气管与气相色谱仪连接，气相色谱仪与计算机连接。
作为一种优选的实施方式，第一蛇形反应管内设置有由质量分数分别为75％的氢氧化钠和25％的氧化钙组成的第一覆盖层。
作为一种优选的实施方式，第二蛇形反应管内设置有由质量分数分别为85％的硫化钠和15％的氧化钙组成第二覆盖层。
作为一种优选的实施方式，导气管采用聚四氟乙烯制成，其具有一定的弹性系数，可以在一定程度上进行拉伸。操作人员在测定过程中可以将导气管拖拽到合适的位置，使得操作过程更加简单方便。
作为一种优选的实施方式，第一蛇形反应管和第二蛇形反应管采用有机玻璃材质制成，蛇形反应管上下端皆焊接了接口与聚四氟乙烯制成的导气管相连。蛇形反应管内部覆有涂覆层，厚度约为0.5mm，第一覆盖层由氢氧化钠和氧化钙混合组成，第二覆盖层涂覆层由硫化钠和氧化钙混合组成。氧化钙可以吸收氧化亚氮混合气体中的水汽，防止氧化亚氮与水反应影响检测结果的准确性。氢氧化钠涂覆层可以吸收混合气体中的二氧化碳气体，硫化钠涂覆层可以吸收混合气体中的氧气，待测气体经过蛇形反应管后再由聚四氟乙烯导气管进入气相色谱进行色谱分析，可以有效防止氧化亚氮的出峰与氧气及二氧化碳的出峰产生重叠的问题。
采用上述技术方案本实用新型得到的有益效果为：与传统测定装置和方法相比，本实用新型解决了测定氧化亚氮需要更换高额的PLOT色谱柱或者需要前置添加去除二氧化碳和氧气的装置等高额花费，也能够避免使用气相色谱测定时氧化亚氮的出峰和二氧化碳以及氧气的出峰重叠的问题，从而使操作人员在对气相中的氧化亚氮测定时无需经常购买调换色谱柱，方便使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种用于测定气相中氧化亚氮的装置整体图；
图2为蛇形反应管的结构示意图；
图3为第一蛇形反应管的剖面图；
图4为第二蛇形反应管的剖面图。
图中：1-氧化亚氮混合气体发生器；2-导气管；3-引风机；4-第一蛇形反应管；5-第二蛇形反应管；6-气相色谱仪；7-计算机；8-第一覆盖层；9-第二覆盖层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
结合附图对本实用新型进一步描述，使所属技术领域的技术人员更好的实施本实用新型，本实用新型实施例一种用于测定气相中氧化亚氮的装置，包括氧化亚氮混合气体发生器1、导气管2、引风机3、第一蛇形反应管4、第二蛇形反应管5、气相色谱仪6和计算机7，氧化亚氮混合气体发生器1的出气口通过导气管2与引风机3的进气口连接，引风机3的出气口通过导气管2与第一蛇形反应管4的进气端连接，第一蛇形反应管4的出气端通过导气管2与第二蛇形反应管5的进气端连接，第二蛇形反应管5的出气端通过导气管2与气相色谱仪6连接，气相色谱仪6与计算机7连接。
本实用新型实施例第一蛇形反应管4内设置有由质量分数分别为75％的氢氧化钠和25％的氧化钙组成的第一覆盖层8；第二蛇形反应管5内设置有由质量分数分别为85％的硫化钠和15％的氧化钙组成第二覆盖层9。第一蛇形反应管4和第二蛇形反应管5采用有机玻璃材质制成，蛇形反应管上下端皆焊接了接口与聚四氟乙烯制成的导气管2相连。蛇形反应管内部覆有涂覆层，厚度约为0.5mm，第一覆盖层8由氢氧化钠和氧化钙混合组成，第二覆盖层9涂覆层由硫化钠和氧化钙混合组成。氧化钙可以吸收氧化亚氮混合气体中的水汽，防止氧化亚氮与水反应影响检测结果的准确性。氢氧化钠涂覆层可以吸收混合气体中的二氧化碳气体，硫化钠涂覆层可以吸收混合气体中的氧气，待测气体经过蛇形反应管后再由聚四氟乙烯导气管2进入气相色谱进行色谱分析，可以有效防止氧化亚氮的出峰与氧气及二氧化碳的出峰产生重叠的问题。
本实用新型实施例导气管2采用聚四氟乙烯制成，其具有一定的弹性系数，可以在一定程度上进行拉伸。操作人员在测定过程中可以将导气管2拖拽到合适的位置，使得操作过程更加简单方便。
本实用新型实施例工作是分为以下几个阶段：
一、进样阶段：通过引风机3将待测气体由氧化亚氮混合气体发生器1的出气口引入导气管2，完成进样阶段。
二、混合气体分离阶段：待测混合气体经导气管2进入第一蛇形反应管4，与第一涂覆层反应后，分离混合气体中的二氧化碳；接连进入第二蛇形反应管5，与而且涂覆层反应后，分离混合气体中的氧气。通过蛇形反应管可以使得混合气体在蛇形反应管中与涂覆层反应彻底，混合气体经两次分离后，二氧化碳和氧气被完全遮蔽。
三、检测阶段：第二蛇形反应管5的出口气体经导气管2进入到气相色谱仪6之后，在1min左右内出的峰即为氧化亚氮的峰，可通过对应的氧化亚氮基线以及国标对应得到相应的氧化亚氮浓度。
选择柱温40oC，载气(高纯氢)流速50mL/min,检测器温度为110oC，气相色谱仪6点火后开始进气，按标准氧化亚氮基线可以得到相应的氧化亚氮浓度，测定结果与同步进入到含有PLOT色谱柱的气相色谱仪6进行数据对比，结果如下表所示。
对两组数据进行相关参数分析，得到两组数据的CORREL相关系数为0.998579(越接近1，证明两组数据相关程度越高)，可以得出经本装置后测定的氧化亚氮浓度与含有PLOT色谱柱测定后的浓度相关程度极高，可有效代替含PLOT色谱柱的气相色谱仪。只要及时对特制蛇形管内的涂覆层及时更换，对装置采取密闭措施，在测定精度的保证下，可有效对氧化亚氮进行测试。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于测定气相中氧化亚氮的装置，其特征在于：包括氧化亚氮混合气体发生器、导气管、引风机、第一蛇形反应管、第二蛇形反应管、气相色谱仪和计算机，氧化亚氮混合气体发生器的出气口通过导气管与引风机的进气口连接，引风机的出气口通过导气管与第一蛇形反应管的进气端连接，第一蛇形反应管的出气端通过导气管与第二蛇形反应管的进气端连接，第二蛇形反应管的出气端通过导气管与气相色谱仪连接，气相色谱仪与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的用于测定气相中氧化亚氮的装置，其特征在于：第一蛇形反应管内设置有第一覆盖层。
3.根据权利要求1所述的用于测定气相中氧化亚氮的装置，其特征在于：第二蛇形反应管内设置有第二覆盖层。
4.根据权利要求1所述的用于测定气相中氧化亚氮的装置，其特征在于：导气管采用聚四氟乙烯制成。
5.根据权利要求1所述的用于测定气相中氧化亚氮的装置，其特征在于：第一蛇形反应管和第二蛇形反应管采用有机玻璃材质制成。
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