硝酰氯检测仪器的标定系统、标定方法及检测方法技术方案

本公开实施例中提供硝酰氯检测仪器的标定系统、标定方法及检测方法，标定系统包括硝酰氯生成子系统，包括用于接受氯气通入的反应容器、及输入端连通反应容器的加热通道和非加热通道；反应输出经过择一导通时的非加热通道及加热通道以在发生源端口输出热解前气体及热解后气体；检测子系统包括：二氧化氮测量仪器，基于热解前、后气体测量得到第一二氧化氮浓度、第二二氧化氮浓度，进而计算硝酰氯浓度值；硝酰氯检测仪器，基于热解前、后气体测量得到第一检测响应信号和第二检测响应信号，得到硝酰氯浓度值的硝酰氯浓度信号值；硝酰氯检测仪器基于计算硝酰氯浓度信号值与对应的硝酰氯浓度值数学关系获得标定，应用大气检测直接得到硝酰氯浓度值。得到硝酰氯浓度值。得到硝酰氯浓度值。

【技术实现步骤摘要】
硝酰氯检测仪器的标定系统、标定方法及检测方法


[0001]本公开涉及环保检测
，尤其涉及硝酰氯检测仪器的标定系统、标定方法及检测方法。

技术介绍

[0002]硝酰氯是大气中一种重要的气态污染物，对大气氧化性、一次污染物的降解和二次污染物的生成具有重要影响，并在全球氮循环和氯循环中扮演着不可忽视的角色。研究大气中硝酰氯浓度值变化对夜间大气化学和日间光化学起着非常重要的作用。
[0003]硝酰氯的测量目前主要通过化学电离质谱（ChemicalIonizationMassSpectrometry，CIMS）测量，该仪器使用碘离子（I
‑
）作为反应离子，硝酰氯与碘离子结合后形成[I.ClNO2]−
离子簇，利用质谱测量该离子簇的信号。为了得到硝酰氯的准确浓度，需要将离子簇的检测响应信号与硝酰氯浓度值建立响应关系，需要一种能稳定发生低浓度硝酰氯标准气体的的装置及其方法。
[0004]目前国内外报道的硝酰氯标准气体生成方法较少。实验室制备硝酰氯的常规方法是在0℃条件下、密闭容器中混合30%发烟硫酸与91.6%硝酸溶液，反应制得硝酰氯气体。该方法操作不方便具危险性较大。反应方程式如下所示：HNO3+ClSO3H
→
ClNO2+H2SO
4。
[0005]在低浓度硝酰氯生成上，有研究利用NO2与O3生成一定量的N2O5，再使其与湿润的NaCl反应获得ClNO2。该反应需要在5kPa的低压下才能够完成。反应方程式如下所示：N2O5(g,aq)+NaCl<br/>‑
(s,aq，即固态，溶液)
→
NO2Cl(g)+NaNO3‑
(s,aq)。
[0006]除此之外，还有研究通过3
‑
氯
‑4‑
氟硝基苯在催化剂存在和加热条件下，与氯气发生去硝基氯化反应生成2，4
‑
二氯氟苯及硝酰氯。但其制备繁琐，且原材料3
‑
氯
‑4‑
氟硝基苯也需要通过多次反应制得，反应方程式如下所示：C6H3ClFNO2+Cl2→
NO2Cl+C6H3Cl2F。
[0007]上述几种生成标气的方法步骤较为繁琐，只适用于实验室条件下，且具有一定危险性。除此之外，环境大气ClNO2浓度范围在0.01~2ppbv之间，上述几种方法无法精准控制生成的标气浓度，可用于测量设备的简单校验，但不适用于大气环境中硝酰氯测量的精密标定。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本公开的目的在于提供硝酰氯检测仪器的标定系统、标定方法及检测方法，解决相关技术中的问题。
[0009]本公开第一方面提供一种硝酰氯检测仪器的标定系统，包括：硝酰氯生成子系统，包括：用于接受氯气通入的反应容器、及输入端连通所述反应容器的加热通道和非加热通道；所述加热通道或非加热通道的输出端连通至发生源端口，所述加热通道和非加热通道被择一导通；其中，所述反应容器设有湿润的氯化钠和亚硝酸钠粉末混合物，用于与氯气反
应以生成硝酰氯；所述反应容器的输出气体经过导通时的所述非加热通道以在所述发生源端口输出热解前气体，所述反应容器的输出气体经过导通时的所述加热通道以在所述发生源端口输出热解后气体；硝酰氯在加热通道中热解形成二氧化氮；检测子系统，包括：管路连通所述发生源端口的二氧化氮测量仪器，用于基于热解前气体测量得到第一二氧化氮浓度、以及基于热解后气体测量得到第二二氧化氮浓度，以供根据所述第一二氧化氮浓度和第二二氧化氮浓度之差得到所述生成硝酰氯的硝酰氯浓度值；管路连通所述发生源端口的硝酰氯检测仪器，用于基于所述热解前气体测量得到第一检测响应信号、以及基于热解后气体测量得到第二检测响应信号，以供根据所述第一检测响应信号和第二检测响应信号之差得到对应所述硝酰氯浓度值的硝酰氯浓度信号值；其中，所述硝酰氯浓度信号值与对应的所述硝酰氯浓度值的关系用于标定所述硝酰氯检测仪器。
[0010]在第一方面的实施例中，所述标定系统包括：氯气稀释子系统，包括：管路连通于氯气源的氯气质量流量控制器、及管路连通于氮气源的至少一个氮气质量流量控制器，所述氯气质量流量控制器和至少一个氮气质量流量控制器的输出端经混合空间连通至氯气端口，所述氯气端口连通到所述反应容器，以输出所述氯气经氮气稀释后得到的混合气体。
[0011]在第一方面的实施例中，所述至少一个氮气质量流量控制器包括：第一氮气质量流量控制器，管路连通氮气源及所述混合空间，用于控制与氯气初步稀释的第一路氮气的流量；第二氮气质量流量控制器，管路连通氮气源及所述混合空间，用于控制对经初步稀释的氯气进行二次稀释的第二路氮气的流量；其中，所述第二路氮气的流量高于第一路氮气的流量。
[0012]在第一方面的实施例中，所述标定系统包括：氯气湿度控制子系统，包括：第三氮气质量流量控制器，管路连通于氮气源，用于控制输出的第三路氮气的流量；加湿通道和非加湿通道，管路连通在所述第三氮气质量流量控制器及加湿端口之间，以分别将第三路氮气分别经加湿和非加湿后在加湿端口输出；其中，所述加湿通道中设置第一调湿阀及加湿装置；所述非加湿通道中设置第二调湿阀；所述第一调湿阀和第二调湿阀的开闭度用于调节加湿端口中第三路氮气的湿度；所述加湿端口连通到所述发生源端口，以输出所述第三路氮气分别与所述热解前气体混合以形成第一标准气体、及热解后气体混合以形成第二标准气体，向所述检测子系统输出。
[0013]在第一方面的实施例中，所述检测子系统还包括：管路连通所述发生源端口的温湿度计。
[0014]在第一方面的实施例中，所述混合空间包括：设有压力计的第一混合室，用于通入氯气及氮气以产生混合气体；第二混合室，连通在所述第一混合室及氯气端口之间；所述第二混合室还经抽气质量流量控制器管路连通至抽气泵，所述抽气泵基于所述抽气质量流量控制器所设置的抽气流量进行抽气，以使所述氯气端口输送的混合气体处于预设流量；和/或，所述加热通道中设有管路连通的第一开关阀及加热装置；所述非加热通道中设有第二开关阀。
[0015]在第一方面的实施例中，所述标定系统包括以下至少一种：1）氯气与氮气的混合空间包括至少一个混合室，每个所述混合室由预设径长的特氟龙材质的管道形成，以令所述混合气体混合均匀；2）连通所述发生源端口的尾气管路；3）所述加热通道中加热装置的加热温度为350℃；和/或，所述加热装置包括由保温棉包裹的石英管，且含有加温上限在
400℃的加热源；4）所述加热通道和非加热通道中分别设置控制通/断的球阀；5）二级氯气湿度控制子系统，包括第三氮气质量流量控制器、加湿通道和非加湿通道；所述加湿通道和非加湿通道中分别设有针阀，和/或，所述第三氮气质量流量控制器控制下输送的氮气流量范围在4l/min~5l/min，和/或，所述二级氯气湿度控制子系统的加湿端口输出的氮气湿度在20%~40%、或在40%~60%；6）所述氯气质量流量控制器控制下输送的氯气流量为10ml/min，与所述氯气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硝酰氯检测仪器的标定系统，其特征在于，包括：硝酰氯生成子系统，包括：用于接受氯气通入的反应容器、及输入端连通所述反应容器的加热通道和非加热通道；所述加热通道或非加热通道的输出端连通至发生源端口，所述加热通道和非加热通道被择一导通；其中，所述反应容器设有湿润的氯化钠和亚硝酸钠粉末混合物，用于与氯气反应以生成硝酰氯；所述反应容器的输出气体经过导通时的所述非加热通道以在所述发生源端口输出热解前气体，所述反应容器的输出气体经过导通时的所述加热通道以在所述发生源端口输出热解后气体；硝酰氯在加热通道中热解形成二氧化氮；检测子系统，包括：管路连通所述发生源端口的二氧化氮测量仪器，用于基于热解前气体测量得到第一二氧化氮浓度、以及基于热解后气体测量得到第二二氧化氮浓度，以供根据所述第一二氧化氮浓度和第二二氧化氮浓度之差得到所述生成硝酰氯的硝酰氯浓度值；管路连通所述发生源端口的硝酰氯检测仪器，用于基于所述热解前气体测量得到第一检测响应信号、以及基于热解后气体测量得到第二检测响应信号，以供根据所述第一检测响应信号和第二检测响应信号之差得到对应所述硝酰氯浓度值的硝酰氯浓度信号值；其中，所述硝酰氯浓度信号值与对应的所述硝酰氯浓度值的关系用于标定所述硝酰氯检测仪器。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括：氯气稀释子系统，包括：管路连通于氯气源的氯气质量流量控制器、及管路连通于氮气源的至少一个氮气质量流量控制器，所述氯气质量流量控制器和至少一个氮气质量流量控制器的输出端经混合空间连通至氯气端口，所述氯气端口连通到所述反应容器，以输出所述氯气经氮气稀释后得到的混合气体。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述至少一个氮气质量流量控制器包括：第一氮气质量流量控制器，管路连通氮气源及所述混合空间，用于控制与氯气初步稀释的第一路氮气的流量；第二氮气质量流量控制器，管路连通氮气源及所述混合空间，用于控制对经初步稀释的氯气进行二次稀释的第二路氮气的流量；其中，所述第二路氮气的流量高于第一路氮气的流量。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，包括：氯气湿度控制子系统，包括：第三氮气质量流量控制器，管路连通于氮气源，用于控制输出的第三路氮气的流量；加湿通道和非加湿通道，管路连通在所述第三氮气质量流量控制器及加湿端口之间，以分别将第三路氮气分别经加湿和非加湿后在加湿端口输出；其中，所述加湿通道中设置第一调湿阀及加湿装置；所述非加湿通道中设置第二调湿阀；所述第一调湿阀和第二调湿阀的开闭度用于调节加湿端口中第三路氮气的湿度；所述加湿端口连通到所述发生源端口，以输出所述第三路氮气分别与所述热解前气体混合以形成第一标准气体、及热解后气体混合以形成第二标准气体，向所述检测子系统输出。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检测子系统还包括：管路连通所述发
生源端口的温湿度计。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混合空间包括：设有压力计的第一混合室，用于通入氯气及氮气以产生混合气体；第二混合室，连通在所述第一混合室及氯气端口之间；所述第二混合室还经抽气质量流量控制器管路连通至抽气泵，所述抽气泵基于所述抽气质量流量控制器所设置的抽气流量进行抽气，以使所述氯气端口输送的混合气体处于预设流量；和/或，所述加热通道中设有管路连通的第一开关阀及加热装置；所述非加热通道中设有第二开关阀。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括以下至少一种：氯气与氮气的混合空间包括至少一个混合室，每个所述混合室由预设径长的特氟龙材质的管道形成，以令所述混合气体混合均匀；连通所述发生源端口的尾气管路；所述加热通道中加热装置的加热温度为350℃；和/或，所述加热装置包括由保温棉包裹的石英管，且含有加温上限在400℃的加热源；所述加热通道和非加热通道中分别设置控制通/断的球阀；二级氯气湿度控制子系统，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文鑫，王海潮，楼晟荣，黄成，黄丹丹，吴宇航，黄聪艳，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：