一种全自动气体检测装置及其应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气体的分析、检测领域，具体涉及一种主要用于强反应性气体的分析 与检测的以分光光度法为基础的全自动气体检测装置及其应用方法。
【背景技术】
[0002] 强反应性气体，如氨气、二氧化碳、氯化氢、氟化氢、三氧化硫、二氧化硫、氯气、臭 氧、硫化氢等，这些气体都可以通过利用反应液吸收后，再利用分光光度法进行有效的测 量。自动的分光光度法是工业在线气体检测的有效方法，已经得到广泛的应用。但是目前 使用的自动分光光度法的气体吸收管，普遍以孔板吸收管为主，尽管这种孔板吸收管效率 很高，但是它存在一个死体积，也就是说，当气体浓度发生突变时，吸收液的变化不能立即 发生，而是需要一定的时间，等待死体积流出之后，才能反应被测气体的真实浓度。这样的 检测体系显然不能满足变化较快的体系。但是，这些强反应性气体的检测，尤其是以安全检 测为目的的检测，往往需要快速检测，与其他仪器分析法相比，分光光度法发展时间较长， 技术成熟度很高，近年来随着石油化工技术的进展，在线检测对响应速度的要求也很高，因 此提供一种快速的分光光度检测法，具有现实意义。
[0003] 在自动的分析仪器中使用的连续吸收管依然包括：孔板吸收管、砂板吸收管、鼓泡 管、冲击式吸收管；这些管的本质是间歇式的吸收管的改进型。形成死体积的原因是吸收管 中必须留有一定体积的吸收液，而每一滴吸收液在动力学上都是等价的，这就造成吸收液 不能对气体浓度的瞬间变化做出反应。
[0004] 有些国外产品采用高分子多孔膜结构制备气体吸收管，使吸收液从膜的一侧流 过，被测气体从膜的另一侧流过，这种结构简洁而有效，但是有一个致命的缺点：体系的正 常运转仰赖膜的表面张力不能被破坏，因此吸收液中不能使用含醇、醛、糖类、聚乙烯醇、表 面活性剂、有机胺、浓碱、强氧化性酸，等等。这样一来，就只有很少几种吸收液能够应用。同 时，必须保证膜的两侧压差不能太大，体系适应性很差。
[0005] 尽管目前各种各样的关于这种仪器的改进的报道很多，对气体吸收管的改进也多 种多样，但是都不出上述介绍的这些方法的范畴。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种全自动气体检测装置及其应用方法。本发明的目的是通 过以下技术方案来实现：
[0007] -种全自动气体检测装置，所述装置包括降膜式气体吸收管和比色池，所述比色 池包括检测池和参比池；所述降膜式气体吸收管的上端部设有管壁，该管壁内设有液体分 配器和气体导入管；所述降膜式气体吸收管的下端部设有收集器；所述降膜式气体吸收管 的上端部和下端部密封连接。所述降膜式气体吸收管的上端部和下端部通过密封装置密封 连接。所述密封装置包括密封圈。
[0008] 进一步地，所述上端部的顶端设有顶部开口，所述收集器的底端设有液体出口。
[0009] 进一步地，所述气体导入管的底端设置于所述下端部的收集器内；该气体导入管 的顶端设有进气通孔，底端设有出气通孔。所述气体导入管的底端与收集器之间保持8_ 左右的距离，一般为5~13mm。所述上端部优选为规则的形状，例可以为圆柱型，所述气体 导入管设置于该圆柱型的上端部的中心轴线处。
[0010] 进一步地，所述液体分配器设置于降膜式气体吸收管靠近顶端的位置，且该分配 器套置于气体导入管的外部，其为一环形装置。所述分配器的底部设有一挡板，阻止液滴直 接落到收集器；该分配器为一喷淋装置或喷雾装置，其外侧壁设有若干小孔，液体从小孔处 喷出，并到达管壁的内壁上，形成均匀的降膜，自由流下；该分配器可以是旋转的也可以是 不旋转的。更进一步地，所述分配器外侧壁均匀设有若干小孔，使其将吸收液均匀的喷淋在 管壁上端，从而形成均匀的降膜
[0011] 进一步地，所述管壁为内壁经过抛光（例：机械抛光）处理的石英玻璃管、聚四氟 乙烯管、聚醚醚酮（PEEK)管、聚酰亚胺管或聚苯硫醚管。抛光（例：机械抛光）处理的内壁 可保证均匀性，使其更好的发挥作用。吸收液中加入适量的表面活性剂，以保证吸收液与吸 收管管壁浸润亲和。吸收管的长度和直径根据实际检测目标的要求而变化。以检测20ppm 氯气为例，吸收管以直径12mm，长度120mm为宜。
[0012] 进一步地，所述检测池包括第一检测器、第一窗口、检测室、第一滤光片以及第一 光源收集装置；所述参比池包括第二检测器、第二窗口、参比室、第二滤光片以及第二光源 收集装置。
[0013] 进一步地，所述检测池由一端带有侧进气管另一端带有出气管的管路组成，管路 的两端均设有第一窗口，其为光学窗口，检测光从一个第一窗口射入，从另一个第一窗口射 出。所述参比池亦由一端带有侧进气管另一端带有出气管的管路组成，管路的两端均设有 第二窗口，其为光学窗口，检测光从一个第二窗口射入，从另一个第二窗口射出。
[0014] -种所述的全自动气体检测装置的应用方法，所述方法包括以下步骤：①被测气 体从降膜式气体吸收管的气体导入管的顶部导入，顺着该气体导入管向下流动，并从气体 导入管底部流出，然后被测气体折返而上，再从降膜式气体吸收管的顶部开口处流出；②吸 收液原液被降膜式气体吸收管内的分配器喷至管壁的内壁上，并沿着内壁自由流下，流至 收集器，并从收集器底部的液体出口流出，即为吸收液；③步骤①中的被测气体与步骤②中 的吸收液在降膜式气体吸收管内的流动方向相反，并相互发生反应，由于吸收液和被测气 体在吸收管中相向流动，因此从动力学角度，在纵向分布上吸收液的成份和浓度与被测气 体浓度直接相关，没有浓度的死角，收集器中得到的吸收液的浓度是与被测气体浓度实时 相关的，也正是因为这个原因，这种仪器可以用于浓度变化较快体系的气体检测；④步骤② 中从收集器流出的吸收液，经与被测气体反应，其浓度已经发生一定的变化，因此其吸光度 也就发生了变化，将该流出的吸收液引入检测池检测其吸光度；⑤将吸收液原液引入参比 池进行检测其吸光度。⑥检测池内吸收液和参比池的吸收液原液的吸光度的差，与被测气 体的浓度直接相关。
[0015] 进一步地，所述吸收液原液为加入了表面活性剂的吸收液原液。
[0016] 进一步地，所述吸收液原液为含有双键的发色基团的有机染料，其主要成份是常 规的化学指示剂和反应试剂的混合溶液，例如：甲基橙、亚甲基蓝、酚酞、石蕊、苯胺类染料、 一品红、苏丹红或姜黄素等等。
[0017] 本发明提供了一种全自动气体检测装置及其应用方法，其主要具有的有益效果 为：本发明的气体检测装置有效采用降膜式气体吸收管和比色池进行强反应性气体的检 测，其是带有降膜式气体吸收管的全自动的分光光度法气体分析仪，其适应性强，能够采用 多种吸收液检测多种强反应性气体（如氨气、二氧化碳、氯化氢、氟化氢、三氧化硫、二氧化 硫、氯气、臭氧、硫化氢等），其能够进行实时检测，响应时间短；以氨气检测为例，当用酚酞 水溶液做吸收液时，仪器对20ppm氨气的响应速度为15秒左右，基本实现实时检测。此外， 该装置结构简单，操作方便，检测精度较高，是一种快捷、有效的方法。
【附图说明】
[0018] 下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
[0019] 图1是本发明实施例所述的降膜式气体吸收管的结构示意图；该图中，实心的箭 头a为气体流动的方向，空心的箭头b为吸收液流动的方向；
[0020] 图2是本发明实施例所述的检测池的结构示意图；
[0021] 图3是本发明实施例所述的参比池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 如图1-3所示，本发明实施例所述的一种全自动气体检测装置及其应用方法。下 面以具体实验案例为例来说明【具体实施方式】，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023] 实施例1
[0024] 一种全自动气体检测装置，所述装置包括降膜式气体吸收管和比色池，所述比色 池由检测池和参比池两个光学比较系统组成，其中检测池中流过的是流