一种基于化学电离质谱仪测量制造技术

本发明专利技术提供了一种基于化学电离质谱仪测量

【技术实现步骤摘要】
一种基于化学电离质谱仪测量N2O5的标定装置系统和标定方法


[0001]本专利技术属于大气环境质量监测
，涉及一种基于化学电离质谱仪测量
N2O5的标定装置系统和标定方法
。

技术介绍

[0002]目前，氮氧化物等大气污染气体排放日趋严重，灰霾事件频发，严重影响大气环境质量
。N2O5(
五氧化二氮
)
在二次颗粒物形成
、
活性卤素化学及全球氮循环中发挥着重要作用
。
因此，对大气中
N2O5的相关转化已成为大气化学领域的研究热点
。
由于
N2O5化学反应活性较高，浓度低，寿命短，其环境浓度的准确测定一直是一个难题
。
近年来，伴随大气痕量成分检测相关技术的飞速进步，多种仪器可用于测定
N2O5，例如腔衰荡光谱技术
(CaRDS)
，腔增强吸收光谱
(CEAS)
，激光诱导荧光
(LIF)
以及化学离子化质谱仪
(CIMS)
等
。
其中
CIMS
不仅仅可以直接测定
N2O5，还可以测定与之相关的多种活性氮如
ClNO2，
HNO3等的浓度，为我们研究活性氮的转化打下了坚实的基础
。
但是，
I
‑
CIMS
针对
N2O5的精确标定是
N2O5定量的一个重要前提
。
[0003]现有技术中一般利用二氧化氮浓度变化进行标定，如利用
O3和过量的
NO2反应产生
N2O5，
I
‑
CIMS(
碘离子化学离子化质谱仪
)
测得的
N2O5前后反应的信号差为
△
S
，利用配备了光转化单元的
NO
x
分析仪测定此过程中
NO2浓度的下降
(
△
[NO2])
来计算
N2O5的浓度，但是该方法需要采用配备了蓝光转化器的
NO
x
分析仪才能得到较为准确的二氧化氮浓度，标定成本高，还受光转化单元的转化效率的影响
。
[0004]再如
CN 106430130A
公开了一种五氧化二氮的在线制备和标准发生系统及制备方法，它包括第一标气
、
臭氧发生装置
、
第一混合室
、
第二标气
、
第一冷凝室
、
第一低温反应浴
、
循环提纯系统
、
第二冷凝室
、
第二低温反应浴
、
高压气源
、
第二混合室
、
反应装置和
N2O5检测系统；第一标气瓶与臭氧发生装置一端连接，臭氧发生装置另一端与第一混合室入口连通，第二标气瓶也与第一混合室入口连通，第一混合室出口与第一冷凝室入口连通，第一冷凝室出口经循环提纯系统与第二冷凝室入口连通
。
高压气源出口与第二冷凝室上端进气口连接，高压气源出口还与第二混合室入口连通，第二冷凝室出口与第二混合室入口连通，第二混合室出口分别与反应装置和
N2O5检测系统连通；其通过五氧化二氮标准固体的合成制备，避免了液态硝酸使用带来的杂质干扰，同时通过温度及载气流量控制，可以实现气态五氧化二氮的定量发生，但是其公共的方法流程复杂，造作难度大，成本高
。
[0005]基于以上研究，需要提供一种基于化学电离质谱仪测量
N2O5的标定装置系统和标定方法，能够简便可靠的实现
N2O5的标定
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于化学电离质谱仪测量
N2O5的标定装置系统和标定方法，所述装置系统无需使用具备光转化单元的
NO
x
分析仪，无需合成
N2O5固体，能够降低
N2O5的标定成本，并且标定结果准确性高，可靠性高，能够简便的定量大气中五氧化二氮的浓度
。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于化学电离质谱仪测量
N2O5的标定装置系统，所述标定装置系统包括依次连接的臭氧发生器
、
一氧化氮进气单元
、
加热单元和检测单元，所述臭氧发生器的一侧还连接有二氧化氮进气单元；
[0009]所述检测单元包括化学电离质谱仪和
NO
x
分析仪
。
[0010]由于化学电离质谱仪如碘离子化学离子化质谱仪
(I
‑
CIMS)
只能给出检测气体中含有五氧化二氮的信号，无法给出五氧化二氮的具体环境浓度，因此，本专利技术利用臭氧发生器产生的
O3和
NO2反应产生一定浓度的
N2O5，再引入
NO
消耗尽系统中产生的
NO3和剩余
O3，当反应达到平衡时，质谱仪记录
N2O5的信号，
NO
x
分析仪测得
NO
浓度；然后将混合气体采用加热单元进行加热，使生成的
N2O5分解为
NO3自由基和
NO2，
NO3自由基会立即和
NO
反应，从而降低
NO
的浓度，当反应达到平衡时，质谱仪再次记录
N2O5的信号，
NO
x
分析仪再次测得
NO
浓度，从而能够通过
NO
的浓度差来计算
N2O5浓度，再与质谱仪的信号关联，对质谱仪信号进行标定，得到标定曲线后，就可以直接从质谱仪的信号直接得到五氧化二氮的浓度
。
[0011]本专利技术所述臭氧发生器与二氧化氮进气单元并联后，再与一氧化氮进气单元串联
。
[0012]优选地，所述
NO
x
分析仪不包括光转化单元，为
Thermo 42i NO
x
分析仪
。
[0013]本专利技术
NO
x
分析仪使用含有钼转化炉的热转化单元即可
。
[0014]现有技术中通常采用配备光转化单元的
NO
x
分析仪测试
NO2浓度的下降来计算
N2O5的浓度，因为普通
Thermo 42i NO
x
分析仪测试
NO2浓度的原理是将
NO2转化为
NO
，通过测试
NO
的浓度从而计算
NO2的浓度，但是在
Thermo 42i
的钼转化炉将
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于化学电离质谱仪测量
N2O5的标定装置系统，其特征在于，所述标定装置系统包括依次连接的臭氧发生器
、
一氧化氮进气单元
、
加热单元和检测单元，所述臭氧发生器的一侧还连接有二氧化氮进气单元；所述检测单元包括化学电离质谱仪和
NO
x
分析仪
。2.
根据权利要求1所述的标定装置系统，其特征在于，所述
NO
x
分析仪不包括光转化单元；优选地，所述化学电离质谱仪包括碘离子化学离子化质谱仪
。3.
根据权利要求1或2所述的标定装置系统，其特征在于，所述加热单元和检测单元之间还连接有扩气进气单元；优选地，所述扩气进气单元中采用的气体包括空气
。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的标定装置系统，其特征在于，所述进气单元中均包括流量计；优选地，所述臭氧发生器通过通入空气产生臭氧
。5.
一种基于化学电离质谱仪测量
N2O5的标定方法，其特征在于，所述标定方法采用如权利要求1‑4任一项所述的标定装置系统进行标定
。6.
根据权利要求5所述的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括如下步骤：
(1)
在加热单元加热前，通过
NO
x
分析仪测得体系中
NO
浓度，记录为
[NO]1，并将化学电离质谱仪中
N2O5的信号记为
S1；
(2)
在加热单元加热后，通过
NO
x
分析仪测得体系中
NO
浓度，记录为
[NO]2，并将化学电离质谱仪中
N2O5的信号记为
S2，得到体系中生成的
N2O5的浓度为
[N2O5]
，
[N2O5]
＝
[NO]1‑
[NO]2；
(3)
改变体系中臭氧和二氧化氮的浓度，得到不同组
N2O5的浓度以及化学电离质谱仪中
N2O5的信号，得到
N2O5浓度与化学电离质谱仪信号强度的关系式
。7.
根据权利要求5或6所述的标定方法，其特征在于，
O3和
NO2反应生成
N2O5，以及
NO
与
NO3和剩余
O3的反应均达到平衡时，再进行步骤
(1)
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，楚碧武，刘源，贾永成，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：