一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统及制备方法技术方案

本发明专利技术涉及一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统和制备方法，属于大气环境质量检测技术领域，解决了现有技术中关于ClNO2研究比较匮乏导致无法制备标准浓度硝酰氯的技术问题。该制备系统包括第一N2O5制备单元、湿度控制单元和非均相反应单元；第一N2O5制备单元和湿度控制单元相连接，且均通过气相反应管与非均相反应单元连通；第一N2O5制备单元用于制备N2O5并将N2O5输送至非均相反应单元；湿度控制单元用于控制输出空气的流量及湿度；非均相反应单元用于制备标准浓度的硝酰氯。本发明专利技术既可以用于检测设备标定，也可用于实验室ClNO2反应性质研究。

A preparation system and method of on-line standard concentration nitrochloride

【技术实现步骤摘要】
一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统及制备方法
本专利技术涉及大气环境质量检测领域，尤其涉及一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统及制备方法。
技术介绍
硝酰氯(ClNO2)由五氧化二氮(N2O5)在含氯气溶胶表面，通过发生非均相反应产生。生成的ClNO2会在第二日日出后发生光解反应，释放出氯原子和NOx，其中Cl原子可以与大气中一系列挥发性有机物(VOC)发生氧化反应生成二次有机气溶胶增加颗粒污染物含量，同时反应过程中还会释放O3加剧大气光化学污染，重要的是Cl原子与VOC的反应速率常数大部分高于OH自由基与VOC反应1-2个数量级，因此ClNO2对大气氧化过程有着重要作用。我国现有对于ClNO2相关研究还比较匮乏，随着城市化现代化发展，污染物排放强度大，大气中NOx和颗粒物浓度高，ClNO2对于污染可能起着更加重要的作用。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统和制备方法，用以解决由于现有技术中ClNO2相关研究比较匮乏导致无法制备标准浓度的硝酰氯的技术问题。本专利技术公开了一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统，包括第一N2O5制备单元、湿度控制单元和非均相反应单元；第一N2O5制备单元和湿度控制单元相连接，且均通过气相反应管与非均相反应单元连通；第一N2O5制备单元用于制备N2O5并将N2O5输送至非均相反应单元；湿度控制单元用于控制输出空气的流量及湿度；非均相反应单元内的氯化钠溶液与N2O5接触后反应，生成标准浓度的硝酰氯。进一步地，非均相反应单元包括非均相反应管，非均相反应管内设有溶液槽，溶液槽内盛有氯化钠溶液。进一步地，第一N2O5制备单元包括第一高压气源、臭氧发生器、第二高压气源、第三高压气源以及气相反应管；第一高压气源为氧气标准气，第二高压气源为二氧化氮，第三高压气源为用于稀释N2O5的空气；第一高压气源通过臭氧发生器与气相反应管连通；第二高压气源直接与气相反应管连通；第三高压气源与气相反应管的出口自管道连通。进一步地，臭氧发生器上设有在线气体分析仪，在线气体分析仪能够用于测定O3、N2O5和ClNO2的浓度。进一步地，湿度控制单元包括第四高压气源、加湿管和温度湿度测定仪；第四高压气源内为零空气或合成空气；加湿管用于增加零空气或合成空气的湿度；温度湿度测定仪用于测定和控制零空气或合成空气的湿度、温度及流量。进一步地，第一高压气源、第二高压气源、第三高压气源上对应设有第一流量控制器、第二流量控制器和第四流量控制器；第四高压气源通过三通阀分别与第一支路和第二支路连接，第一支路和第二支路上对应的设有第四流量控制器和第五流量控制器；第一流量控制器至第五流量控制器为质量流量计、浮子流量计、针阀或比例电磁阀中的一种。进一步地，气相反应管的输出管路上设有切换阀门，第二N2O5制备单元通过切换阀门与非均相反应管连通，第二N2O5制备单元用于制备N2O5并将N2O5输送至非均相反应单元。本专利技术还公开了一种在线标准浓度硝酰氯的制备方法，采用上述的在线标准浓度硝酰氯的制备系统，该制备方法包括以下步骤：S1.利用第一N2O5制备单元制备N2O5；S2.利用湿度控制单元调节空气的湿度和温度；第四高压气源提供的空气一部分经第一支路上的第四流量控制器和加湿管进入温度湿度测定仪，另一部分经第二支路上的第三流量控制器进入到温度湿度测定仪，经温度湿度测定仪调节后输出具有与一定温度和湿度的空气；S3.利用非均相反应单元制备标准浓度硝酰氯。进一步地，在S1步骤中，开启第一高压气源、第二高压气源及第三高压气源，并通过第一气体流量控制器和第二气体流量控制器调节和NO2的流量；O2经臭氧发生器产生O3，O3和NO2在可调节大小的气相反应管内生成N2O5。进一步地，在S3步骤中，具有一定湿度、温度和流量的空气与N2O5相混合后进入到非均相反应管中，在非均相反应管中，N2O5与溶液槽中的氯化钠溶液发生非均相反应，生成产物ClNO2。与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：(1)与现有技术相比，本专利技术提供的制取标准浓度ClNO2的技术基于流量控制、湿度控制以及化学转化的方法，实现了标准浓度ClNO2的制备，该技术既可用于检测设备标定，也可用于实验室ClNO2反应性质研究，对深入研究我国大气污染问题具有重要作用和意义。(2)本专利技术提供的在线标准浓度硝酰氯的制备系统设计简洁，便于携带和易于操作，对在外场观测中仪器标定十分便捷。(3)通过本专利技术提供的硝酰氯制备系统制备的硝酰氯浓度范围广且连续，适用于各种所需实验条件。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为实施例1提供的制取标准浓度硝酰氯技术的结构示意图。附图标记：1-第一高压气源；2-第二高压气源；3-第四高压气源；4-第一气体流量控制器；5-第二气体流量控制器；6-第三气体流量控制器；7-臭氧发生器；8-气相反应管；9-温度湿度测定仪；10-溶液槽；11-非均相反应管；12-在线气体分析仪；13-湿度控制模块；14-加湿管；15-第四气体流量控制器；16-第二N2O5制备单元；17-切换阀门；18-第四高压气源；19-第五气体流量控制器。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1本实施例公开了一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统，如图1所示，包括第一N2O5制备单元、湿度控制单元13和非均相反应单元；第一N2O5制备单元和湿度控制单元13相连接，且均通过气相反应管8与非均相反应单元连通；第一N2O5制备单元用于制备N2O5并将N2O5输送至非均相反应单元；湿度控制单元13用于控制输出空气的流量及湿度；非均相反应单元用于生成标准浓度的硝酰氯。具体地，上述在线标准浓度硝酰氯的制备系统包括第一N2O5制备单元，第一N2O5制备单元制备的N2O5通过气相反应管8与湿度控制单元13连通，湿度控制单元13控制并输出具有一定湿度和温度的空气并与N2O5充分混合，混合后的N2O5及空气一并进入非均相反应单元中，非均相反应单元内的氯化钠溶液与N2O5接触后反应，生成标准浓度的硝酰氯。需要说明的是，本专利技术中的标准浓度ClNO2是指在一个标准大气压下，制取已知浓度的硝酰氯。与现有技术相比，本专利技术提供的制取标准浓度ClNO2的技术基于流量控制、湿度控制以及化学转化的方法，实现了标准浓度ClNO2的制备，该技术既可用于检测设备标定，也可用于实验室ClNO2反应性质研究等。对于非均相反应单元的具体结构来说，非均相反应单元主要包括非均相反应管11，非均相反应管11内设有溶液槽10，溶液槽10内盛有已知浓度的氯化钠溶液。具体来说，在非均相反应管11的底部设有溶液槽10，该溶液槽10中盛有已知浓度的氯化钠溶液，经第一N2O5制备单元制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统，其特征在于，包括第一N2O5制备单元、湿度控制单元和非均相反应单元；所述第一N2O5制备单元和湿度控制单元相连接，且均通过气相反应管与非均相反应单元连通；所述第一N2O5制备单元用于制备N2O5并将N2O5输送至非均相反应单元；所述湿度控制单元用于控制输出空气的流量及湿度；所述非均相反应单元内的氯化钠溶液与N2O5接触后反应，生成标准浓度的硝酰氯。

【技术特征摘要】
1.一种在线标准浓度硝酰氯的制备系统，其特征在于，包括第一N2O5制备单元、湿度控制单元和非均相反应单元；所述第一N2O5制备单元和湿度控制单元相连接，且均通过气相反应管与非均相反应单元连通；所述第一N2O5制备单元用于制备N2O5并将N2O5输送至非均相反应单元；所述湿度控制单元用于控制输出空气的流量及湿度；所述非均相反应单元内的氯化钠溶液与N2O5接触后反应，生成标准浓度的硝酰氯。2.根据权利要求1所述的在线标准浓度硝酰氯的制备系统，其特征在于，所述非均相反应单元包括非均相反应管，所述非均相反应管内设有溶液槽，所述溶液槽内盛有氯化钠溶液。3.根据权利要求1或2所述的在线标准浓度硝酰氯的制备系统，其特征在于，所述第一N2O5制备单元包括第一高压气源、臭氧发生器、第二高压气源、第三高压气源以及气相反应管；所述第一高压气源为氧气标准气，所述第二高压气源为二氧化氮，所述第三高压气源为用于稀释N2O5的空气；所述第一高压气源通过臭氧发生器与气相反应管连通；所述第二高压气源直接与气相反应管连通；所述第三高压气源与气相反应管的出口自管道连通。4.根据权利要求3所述的在线标准浓度硝酰氯的制备系统，其特征在于，所述臭氧发生器上设有在线气体分析仪，所述在线气体分析仪能够用于测定O3、N2O5和ClNO2的浓度。5.根据权利要求4所述的在线标准浓度硝酰氯的制备系统，其特征在于，所述湿度控制单元包括第四高压气源、加湿管和温度湿度测定仪；所述第四高压气源内为零空气或合成空气；所述加湿管用于增加零空气或合成空气的湿度；所述温度湿度测定仪用于测定和控制零空气或合成空气的湿度、温度及流量。6.根据权利要求5所述的在线标准浓度硝酰氯的制备系统，其特征在于，所述第一高压气源、第二高压气源...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炜罡，刘明元，葛茂发，彭超，陈岩，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11