一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于实验设备技术领域，具体涉及一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置及方法。所述装置气化混合室一端通过流量计引入载气，一端通过注射泵注入甲醛溶液，甲醛溶液在气化混合室的高温条件下充分气化，并与载气混合后汇流进入净化器。经净化器对混合气中的杂质脱除后进一步送至分析测试系统。本发明专利技术以高纯氮气、氩气或洁净空气等为载气，以注射泵将定量甲醛溶液输送至气化混合室，在高温气化混合室中甲醛溶液充分气化并与载气均匀混合。混合气通过以无水氯化钙为核心填料的气体净化器，利用无水氯化钙的强吸水性及其与甲醇反应生成络合物的原理，脱除混合气中的水汽与甲醇，产生一定体积分数的高纯甲醛混合气。产生一定体积分数的高纯甲醛混合气。产生一定体积分数的高纯甲醛混合气。

【技术实现步骤摘要】
一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置及方法


[0001]本专利技术属于实验设备
，具体涉及一种甲醛气体发生装置及方法，能够持续产生设定浓度范围内的甲醛气体，为甲醛相关实验稳定提供高纯干燥的甲醛气体。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展，涂料、胶合板等装修材料、以及汽车内饰材料的大量使用，导致甲醛常作为一种典型的空气污染物出现，对人体健康产生了严重危害，因此高效的甲醛净化技术的开发具有重要意义。开展甲醛净化相关的实验研究需要一定浓度范围内稳定的甲醛气体来源。现有技术中，制备甲醛气体的方法主要有如下两种：一是多聚甲醛热解聚法，包括直接热解、酸催化热解和溶剂热解。直接热解即在160℃以上高温促使固相多聚甲醛转化为气相多聚甲醛并发生裂解，酸催化热解一般是在玻璃珠上涂覆磷酸使多聚甲醛解聚，溶剂热解是在碱性条件下以异丙醇作为介质使多聚甲醛解聚。热解法最大的缺点在于多聚甲醛往往解聚不彻底，且在较高温度条件下才发生解聚，在后续管路中极易再度聚合形成白色晶状物质堵塞管路。溶剂热解法所得的甲醛气中往往还含有异丙醇等杂质。二是福尔马林(质量分数为37％的甲醛水溶液)气化法，主要包括鼓泡法和注射气化法。鼓泡法是将福尔马林冰浴通过空气进行鼓泡产生甲醛气体。此法虽然装置简单，但需不断补充冰块维持甲醛溶液冰水浴，产生的甲醛气体需较长时间才可达到稳定状态。注射气化法是通过微量进样泵将甲醛水溶液缓慢输出并在高温下气化，从而得到一定浓度的甲醛气体。相较而言，注射气化法发生的甲醛气体可在更短时间内达到稳定平衡状态。但需注意的是，甲醛水溶液中往往会加入质量分数为10％左右的甲醇稳定剂以避免甲醛发生聚合，从而会导致福尔马林气化法所产生的甲醛气体中除了含有大量水汽之外，往往还含有一定体积分数的甲醇杂质，难以满足实验上对高纯干燥甲醛气体的使用需求。因此，有必要开发一种新型的可稳定发生特定浓度且干燥无杂质的甲醛气体发生装置。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种能够为提供稳定浓度且不含杂质的干燥甲醛气体的发生装置。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置，包括气体流量计1、气化混合室2、加热带3、气流分布板4、PID温度控制器5、注射泵6、甲醛进样器7、净化器主体8、无水氯化钙9和密封垫圈10；
[0006]所述的气化混合室2一端通过管路连接载气，管路上设置气体流量计1；气化混合室2的另一端通过管路连接甲醛进样器7，甲醛进样器7连接注射泵6；气化混合室2的中部通过管路连接净化器主体8；净化器主体8中填充无水氯化钙9；气化混合室2的外部缠绕加热带3，加热带3上设置热电偶，热电偶连接PID温度控制器5；气化混合室2的内部设置气流分布板4，分布于载气进入方位、甲醛溶液进入方位、以及混合气出口方位；所述的气化混合室
2与甲醛进样器7接触部位通过密封垫圈10进行密封。
[0007]进一步地，所述注射泵6为微量进样泵，通过恒定速率推动甲醛进样器7使甲醛溶液均匀进入气化混合室2。
[0008]进一步地，所述载气为高纯氮气、氩气或干燥空气，依据所需甲醛气体浓度调节载气流量。
[0009]进一步地，所述气化混合室2为不锈钢材质。
[0010]进一步地，所述气化混合室2维持温度恒定至100℃以上，以保证甲醛溶液充分气化。
[0011]进一步地，所述甲醛溶液为任意浓度，包括但不限于市售的37wt.％和18wt.％甲醛水溶液。
[0012]进一步地，所述净化器主体8为有机玻璃、塑料或不锈钢材质。
[0013]进一步地，所述净化器主体8尾端通过管道接入外部测试系统。
[0014]一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生方法，其特征在于，采用上述的一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置实现的，具体过程为：以甲醛溶液为原料，通过注射泵6控制甲醛进样器7中甲醛的输出速率，输出后的甲醛在气化混合室2气化并与载气充分混合后，经填充无水氯化钙9的净化器主体8过滤脱除混合气中的水汽和甲醇，以得到高纯干燥的甲醛气体。
[0015]本专利技术与现有技术相比，有如下优点：
[0016]1、本专利技术使用注射泵输出稳定浓度的甲醛水溶液，操作简单，所发生的甲醛气体浓度可调，温度要求较低，能耗更省；
[0017]2、本专利技术使用的气化混合室设有气流分布板，可促进载气与甲醛气体充分均匀混合保证传质效果，有效缓解单体甲醛分子重新聚合的现象，维持发生的甲醛气体浓度稳定；
[0018]3、本专利技术通过无水氯化钙吸收气化后甲醛溶液中水汽的同时，还可有效吸收甲醇杂质，从而获得高纯度无杂质的甲醛气体。其结构简单，使用安全，制备方法方便，原理可靠，无水氯化钙获得成本低。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的整体结构原理示意图。
[0020]附图标记：1气体流量计，2气化混合室，3加热带，4气流分布板，5PID温度控制器，6注射泵，7甲醛进样器，8净化器主体，9无水氯化钙，10密封垫圈。
[0021]图2为气相色谱FID检测器实测的混合气体组分，(a)净化器内装填无水氯化钙；(b)净化器内未装填无水氯化钙。
[0022]图3为实测的甲醛浓度随时间的波动情况。
具体实施方式
[0023]下面通过附图对本专利技术做进一步描述。
[0024]如图1所示，本专利技术是基于一种甲醛水溶液气化的高纯干燥甲醛气体发生装置。
[0025]气体流量计1为转子流量计或质量流量计，与气化混合室2通过气体管路相连接。一定浓度的甲醛溶液装载于甲醛进样器7，甲醛进样器7针头插入气化混合室2内腔，接触部
位用密封垫圈10进行密封。甲醛进样器7水平架于注射泵6之上。气流分布板4分布于气化混合室2的载气进入方位，甲醛溶液进入方位，以及混合气出口方位。加热带3为玻璃纤维加热带，均匀缠绕于气化混合室2外壁，加热温度由PID温度控制器5调节设定。净化器主体8连接于气化混合室2之后，无水氯化钙9均匀填充于净化器主体8内腔。净化器主体8填充与不填充无水氯化钙9出口混合气的气相色谱测试结果如图2所示，可见混合气中的甲醇被无水氯化钙完全脱除。
[0026]使用时，以高纯氮气、氩气或洁净空气作为载气，通过气体流量计1调节流量稳定后，经气体管路进入气化混合室2。与此同时，甲醛水溶液通过注射泵6缓慢注射进入气化混合室2。气化混合室2温度设于105
‑
120℃之间恒定保证甲醛水溶液充分气化。气流分布板4保证甲醛气体于载气充分混合，气相甲醛分子在载气中均匀分布。经充分混匀的甲醛气体后续通过保温管路进入净化器主体8，利用净化器主体8中装填的无水氯化钙9去除水和甲醇得到高纯度可以满足实验要求的甲醛气体。
[0027]所述的甲醛气体，可通过载气流量或注射泵注射速率调节在一定范围内设定浓度。
[0028]所述的无水氯化钙，根据装置实际使用情况进行更换。
[0029]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置，其特征在于，包括气体流量计(1)、气化混合室(2)、加热带(3)、气流分布板(4)、PID温度控制器(5)、注射泵(6)、甲醛进样器(7)、净化器主体(8)、无水氯化钙(9)和密封垫圈(10)；所述的气化混合室(2)一端通过管路连接载气，管路上设置气体流量计(1)；气化混合室(2)的另一端通过管路连接甲醛进样器(7)，甲醛进样器(7)连接注射泵(6)；气化混合室(2)的中部通过管路连接净化器主体(8)；净化器主体(8)中填充无水氯化钙(9)；气化混合室(2)的外部缠绕加热带(3)，加热带(3)上设置热电偶，热电偶连接PID温度控制器(5)；气化混合室(2)的内部设置气流分布板(4)，分布于载气进入方位、甲醛溶液进入方位、以及混合气出口方位；所述的气化混合室(2)与甲醛进样器(7)接触部位通过密封垫圈(10)进行密封。2.根据权利要求1所述的一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置，其特征在于，所述注射泵(6)为微量进样泵，通过恒定速率推动甲醛进样器(7)使甲醛溶液均匀进入气化混合室(2)。3.根据权利要求1所述的一种浓度稳定的高纯干燥甲醛气体发生装置，其特征在于，所述载气为高纯氮气、氩气或干燥空气，依据所需甲醛气体浓度调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：高尔豪，李宁，冯文静，朱佳丽，王伟，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：