本發(fā)明涉及一種反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)，屬于檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在很多科學(xué)研究及實(shí)際生產(chǎn)工作中，常需要對一些實(shí)時(shí)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行檢測，反應(yīng)生成氣體的測試系可以應(yīng)用在基礎(chǔ)化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、新能源、新材料等多個(gè)領(lǐng)域。但反應(yīng)生成氣體非常微量的時(shí)候，檢測工作異常困難。

氣相色譜(gc)是常用的分析設(shè)備，其通過有別于氣樣組分的惰性氣體作為載氣將氣樣送入色譜柱中，由于不同組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附與解吸附，由于各組分在色譜柱中的吸附解吸的能力不同，不同組分最終得以分離；當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進(jìn)入檢測器；檢測器能夠?qū)悠方M分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，電信號(hào)大小與被測組分量或濃度成正比；信號(hào)放大并實(shí)時(shí)記錄，得到氣相色譜圖，從而根據(jù)譜圖的峰位及峰強(qiáng)等信息對氣樣進(jìn)行定性定量分析。

但實(shí)際檢測中，難以將反應(yīng)產(chǎn)生的所有的氣體收集并通入氣相色譜(gc)等檢測設(shè)備進(jìn)行定性和定量的分析。即使可行，此種方法也是程序繁瑣、效率低下，且并不能反映發(fā)生氣體反應(yīng)時(shí)實(shí)時(shí)情況。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利201020265986.2公開了一種微量氣體收集及在線檢測系統(tǒng)，其通過搭建真空管路，將反應(yīng)器內(nèi)抽真空后，將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體定量取樣進(jìn)行檢測。由于真空管路的內(nèi)積一定，則取樣量與全部待檢氣體有固定的比例關(guān)系，即可據(jù)此得到全部反應(yīng)生成氣體的數(shù)據(jù)。但該技術(shù)由于需要抽真空處理，則需要嚴(yán)格保證氣密性；同時(shí)需要繁瑣的抽真空步驟；且該專利采用固定的玻璃管路從而解決真空氣壓以及管路腐蝕問題，由此增加了裝置搭建成本，并且玻璃易于損壞，不利于設(shè)備操作及維護(hù)。

鑒于前述存在的技術(shù)問題，應(yīng)開發(fā)一種新型高效的反應(yīng)生成的微量氣體在線檢測系統(tǒng)，使其更具有實(shí)用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的在于提供一種快速分?jǐn)嗟拈_關(guān)觸頭及利用該結(jié)構(gòu)的斷路器，所采用的技術(shù)方案為：

一種反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)，包括：反應(yīng)器、氣體收集部、定量采樣部及氣體循環(huán)部，以上各部件通過管路相串聯(lián)以形成循環(huán)回路；另還包括氣體檢測部；所述定量采樣部包括六通閥及定量管。

所述六通閥的6個(gè)接口分別連接所述氣體檢測部、定量管及所述循環(huán)回路；使通過切換所述六通閥將所述定量管接入所述循環(huán)回路進(jìn)行定量采樣；再切換所述六通閥將所述定量管接入所述氣體檢測部進(jìn)行檢測分析。

進(jìn)一步的，所述氣體收集部為容積可變化的集氣容器，以保證所述循環(huán)回路中的氣壓與外部氣壓一致。

進(jìn)一步的，所述集氣容器為排液集氣瓶。

進(jìn)一步的，所述的氣體檢測部采用氣相色譜，氣相色譜的進(jìn)樣載氣先接入六通閥，將所述定量管中的氣樣帶出并接入氣相色譜進(jìn)行檢測。

進(jìn)一步的，所述氣體循環(huán)部采用蠕動(dòng)泵。

進(jìn)一步的，所述循環(huán)回路中還接有1個(gè)四通閥，所述四通閥的余下2個(gè)接口分別接入惰性氣體作為載氣，以及尾氣排放管路；

在開始反應(yīng)檢測前，通過切換所述四通閥將載氣接入所述循環(huán)回路將其中的雜質(zhì)氣體排出；再切換所述四通閥回復(fù)至回路循環(huán)狀態(tài)，開始進(jìn)行反應(yīng)檢測。

進(jìn)一步的，根據(jù)所述氣體循環(huán)部的導(dǎo)氣方向，按進(jìn)氣到出氣順序，所述循環(huán)回路中各部件的連接順序依次為：

四通閥——反應(yīng)器——?dú)怏w收集部——定量采樣部——?dú)怏w循環(huán)部——四通閥。

采用所述系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)生成微量氣體在線測試方法，先通過往循環(huán)回路中注入定量目標(biāo)氣體的方式模擬反應(yīng)進(jìn)行測試獲得對應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，以得到參考標(biāo)準(zhǔn)曲線；再進(jìn)行反應(yīng)測試，所得信號(hào)數(shù)據(jù)比對參考標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計(jì)算，得到反應(yīng)中生成的微量氣體數(shù)據(jù)。

一次完整的測試操作包括以下步驟：

步驟1：切換所述六通閥將所述定量管接入所述循環(huán)回路并啟動(dòng)氣體循環(huán)部，往循環(huán)回路中接入惰性氣體作為載氣將雜質(zhì)氣體排凈；

步驟2：將所述循環(huán)回路接回循環(huán)狀態(tài)，開啟所述氣體循環(huán)部，開始反應(yīng)；

步驟3：待到測樣時(shí)間點(diǎn)，切換所述六通閥將所述定量管接入所述氣體檢測部，載氣將所述定量管中的定量氣樣送入所述氣體檢測部進(jìn)行檢測；

步驟4：切換所述六通閥將所述定量管接回所述循環(huán)回路，不斷進(jìn)行氣路循環(huán)以混合均勻各氣體組分，待下個(gè)測樣時(shí)間點(diǎn)重復(fù)步驟3以進(jìn)行測試；

步驟5：重復(fù)步驟4和步驟3連續(xù)獲得多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，每一組測試均進(jìn)行循環(huán)回路的內(nèi)積測定，測定方法為：反應(yīng)結(jié)束后，再次重復(fù)步驟4和步驟3，獲得反應(yīng)不再產(chǎn)生氣體后氣體組分穩(wěn)定的信號(hào)數(shù)據(jù)；再至少進(jìn)行1次注入已知定量的惰性氣體，重復(fù)步驟4和步驟3，獲得相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)；選擇一個(gè)氣體組分的信號(hào)數(shù)據(jù)作為計(jì)算依據(jù)，選擇至少2組信號(hào)數(shù)據(jù)構(gòu)成方程組，算出該氣體組分及循環(huán)回路的內(nèi)積這兩個(gè)未知量。

反應(yīng)停止后，其中某一種目標(biāo)氣體的量將保持不變，其與循環(huán)回路內(nèi)積之比構(gòu)成的濃度對應(yīng)氣體檢測部信號(hào)。未知量為該氣體組分及循環(huán)回路的內(nèi)積，當(dāng)內(nèi)積變化量已知時(shí)，僅需兩組信號(hào)數(shù)據(jù)構(gòu)成方程組即可算出兩個(gè)未知量。再根據(jù)得到的循環(huán)回路內(nèi)積結(jié)果，即可算出不同測樣點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)生成氣體量。

采用前述技術(shù)方案，可以保證微量氣體的有效采樣及進(jìn)樣測試，實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)中產(chǎn)生微量氣體的實(shí)時(shí)在線的定性和定量分析。本發(fā)明的反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)至少具有以下有益效果：

(1)由于不需要特殊的抽真空處理，避免繁瑣操作；

(2)同時(shí)省去了抽真空部件，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本更低，并能夠?qū)⒃O(shè)備做到小型化；

(3)也可避免使用玻璃部件，設(shè)備堅(jiān)固耐用等；

(4)并且反應(yīng)氣路內(nèi)部與外部氣壓一致，氣密性及穩(wěn)定性更有保障；

(5)采用小管徑的pe管、聚四氟乙烯管等均可滿足設(shè)備使用，由此減小了反應(yīng)氣路內(nèi)積，使反應(yīng)生成的微量氣體不被大比例稀釋，從而提高檢測精度。

綜上所述，本發(fā)明提供一套完整的反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)邊進(jìn)行反應(yīng)，邊在線測試，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中為反應(yīng)時(shí)定量采樣狀態(tài)；

圖2是本發(fā)明中的反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)的洗氣狀態(tài)示意圖；

圖3是本發(fā)明中的反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)的進(jìn)樣檢測狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的技術(shù)手段及有益效果，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)說明：

設(shè)備的結(jié)構(gòu)連接如附圖1中所示，反應(yīng)生成微量氣體在線檢測系統(tǒng)，包括：反應(yīng)器(2)、氣體收集部、定量采樣部及氣體循環(huán)部；氣體循環(huán)部采用蠕動(dòng)泵(3)；氣體收集部采用排水集氣瓶(4)，使循環(huán)回路中的氣壓與外部氣壓一致；定量采樣部包括六通閥(5)及定量管(6)。系統(tǒng)還包括作為氣體檢測部的氣相色譜，以及切換載氣接入設(shè)備進(jìn)行洗氣的1個(gè)四通閥(1)。氣相色譜帶毛細(xì)管色譜柱及tcd檢測器。

根據(jù)蠕動(dòng)泵(3)的導(dǎo)氣方向，按進(jìn)氣到出氣順序，使用外徑3mm內(nèi)徑2mm的pe管依照以下順序串聯(lián)各部件形成循環(huán)回路：四通閥(1)——反應(yīng)器(2)——排水集氣瓶(4)——六通閥(5)——蠕動(dòng)泵(3)——四通閥(1)。

四通閥(1)的余下2個(gè)接口分別接入惰性氣體作為載氣，以及尾氣排放管路。使通過切換四通閥(1)實(shí)現(xiàn)循環(huán)回路接入載氣或回路封閉以進(jìn)行氣路循環(huán)，如附圖1、2中所示。

六通閥(5)的6個(gè)接口分別連接氣相色譜、定量管(6)及循環(huán)回路，使通過切換六通閥(5)使定量管(6)可分別接入循環(huán)回路及氣相色譜，如附圖1、3中所示。

采用該系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)生成微量氣體在線，一次完整的測試操作包括以下步驟：

步驟1：如附圖2中所示，在開始反應(yīng)檢測前，切換六通閥(5)將定量管(6)接入循環(huán)回路，切換四通閥(1)將惰性氣體——?dú)鍤庾鳛檩d氣接入循環(huán)回路并啟動(dòng)蠕動(dòng)泵(3)，將其中的雜質(zhì)氣體排凈。

步驟2：如附圖1中所示，切換四通閥(1)回復(fù)至回路循環(huán)狀態(tài)，開始進(jìn)行反應(yīng)檢測；檢查六通閥(5)確認(rèn)定量管(6)接入循環(huán)回路，以便在反應(yīng)時(shí)進(jìn)行定量采樣。

步驟3：如附圖3中所示，待到預(yù)設(shè)的測樣時(shí)間點(diǎn)，切換六通閥(5)將定量管(6)接入氣相色譜，載氣將定量管(6)中的定量氣樣送入氣相色譜進(jìn)行檢測，完成一次采樣檢測。

步驟4：一次檢測完成后切換六通閥(5)將定量管(6)接回循環(huán)回路，在蠕動(dòng)泵(3)作用下不斷進(jìn)行氣路循環(huán)以混合均勻各氣體組分，待下個(gè)測樣時(shí)間點(diǎn)重復(fù)步驟3以進(jìn)行測試。

步驟5：重復(fù)步驟4和步驟3連續(xù)獲得多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)。

采用該系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)生成微量氣體測試，按以上步驟通過往循環(huán)回路中注入定量目標(biāo)氣體的方式模擬反應(yīng)進(jìn)行標(biāo)樣測試以得到參考標(biāo)準(zhǔn)曲線；在相同的條件下再進(jìn)行具體反應(yīng)測試，保證每次進(jìn)行測試時(shí)排水集氣瓶的水位一致，即可由所得信號(hào)數(shù)據(jù)比對參考標(biāo)準(zhǔn)曲線直接對應(yīng)得到反應(yīng)中生成的微量氣體量。

為進(jìn)一步提高檢測精度，每一組測試均進(jìn)行循環(huán)回路的內(nèi)積測定，通過氣體組分與內(nèi)積之比折算為體積濃度，以氣體體積濃度對應(yīng)氣相色譜信號(hào)強(qiáng)度作參考標(biāo)準(zhǔn)曲線。因同樣檢測條件下，氣體濃度與氣相tcd檢測器的色譜信號(hào)為唯一確定的正比關(guān)系，由此，每次測試只需確認(rèn)氣相色譜參數(shù)一致，避免參考標(biāo)準(zhǔn)曲線對氣路的要求，保證參考標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定性。

循環(huán)回路的內(nèi)積測定方法為：反應(yīng)結(jié)束后，再次重復(fù)步驟4和步驟3，獲得反應(yīng)不再產(chǎn)生氣體后氣體組分穩(wěn)定的信號(hào)數(shù)據(jù)；再至少進(jìn)行1次注入已知定量的惰性氣體，重復(fù)步驟4和步驟3，獲得相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)。因未知量僅為該氣體組體積量及循環(huán)回路內(nèi)積，當(dāng)內(nèi)積變化量已知時(shí)，僅需兩組信號(hào)數(shù)據(jù)構(gòu)成方程組即可算出兩個(gè)未知量。再根據(jù)得到的循環(huán)回路內(nèi)積結(jié)果，即可算出不同測樣點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)生成氣體量。

以上描述只是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，各舉例說明不對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對前述的具體實(shí)施方式做修改或變形，不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。