應(yīng)用案例

首頁(yè)      應(yīng)用案例      大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)      Picarro G2301(標(biāo)準(zhǔn)氣體制備方法之研究——CO?在氣瓶?jī)?nèi)壁的吸附以及分餾作用對(duì)標(biāo)氣制備的影響)

Picarro G2301(標(biāo)準(zhǔn)氣體制備方法之研究——CO?在氣瓶?jī)?nèi)壁的吸附以及分餾作用對(duì)標(biāo)氣制備的影響)

發(fā)表時(shí)間:2024-04-17瀏覽量:175


點(diǎn)擊藍(lán)字

關(guān)注我們FOLLOW US

 

 

 

 

日本國(guó)立計(jì)量研究院在溫室氣體的標(biāo)準(zhǔn)氣體制備上代表國(guó)際頂尖水平,其下屬的產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與環(huán)境管理研究所最近針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備方法與流程,對(duì)CO?吸附與分餾作用進(jìn)行了深入定量研究,文章發(fā)表于Atmospheric Measurement Techniques。

 

 

 

研究概述

 

標(biāo)準(zhǔn)氣體與工作標(biāo)氣是碳監(jiān)測(cè)工作的重要環(huán)節(jié),也是IPCC提出的“三可原則”的基石。世界氣象組織 (WMO) 建議在北半球?qū)?CO2 測(cè)量的兼容性目標(biāo)設(shè)為 0.1 μmol mol-1,然而,標(biāo)氣制備的偏差將直接影響對(duì) CO2 源和匯的精確評(píng)估。

 

CO2等溫室氣體標(biāo)氣在制備過(guò)程中伴隨著吸附與解吸附,此外多級(jí)稀釋法制備標(biāo)氣時(shí),CO2和空氣的分餾很可能發(fā)生在稀釋過(guò)程中,以上因素會(huì)使指定的CO2摩爾分?jǐn)?shù)在制備的標(biāo)準(zhǔn)混合物中的重現(xiàn)性變差。了解CO2大氣水平的標(biāo)準(zhǔn)混合物的制備過(guò)程中吸附和分餾的影響在標(biāo)氣制備中至關(guān)重要。

 

 

 

研究方法

 

本研究采用“倒瓶”和“母-子瓶”分裝實(shí)驗(yàn)方法,使用Picarro G2301分析儀測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中CO2濃度的微小變化,以監(jiān)測(cè)CO2在氣瓶?jī)?nèi)壁的吸附,以及在將CO2/空氣混合物轉(zhuǎn)移到真空氣瓶過(guò)程種CO2和空氣的分餾。

 

1.“倒瓶”實(shí)驗(yàn):將鋼瓶氣通過(guò)減壓閥輸出,利用三通分成兩路,其中一個(gè)支路通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)入Picarro G2301,另外一個(gè)支路通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)控制旁路流量。通過(guò)測(cè)試進(jìn)入Picarro G2301 的鋼瓶氣CO2濃度,繪制CO2濃度隨著氣瓶?jī)?nèi)壓力變化的曲線:

 

 

上圖在不同流速下,隨著氣瓶壓力從 11.0 MPa 降至 0.1 MPa,氣體混合物中的 CO2 增加了 0.16 ± 0.04 μmol mol-1。

 

2.“母-子瓶”分裝實(shí)驗(yàn):將含有混合物的氣瓶稱為母瓶,將混合物轉(zhuǎn)移到子瓶中。在每次實(shí)驗(yàn)開始前,用Picarro G2301測(cè)量母瓶中的CO2摩爾分?jǐn)?shù),在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,即混合物轉(zhuǎn)移數(shù)小時(shí)或半天后測(cè)量母瓶和子瓶中CO2的摩爾分?jǐn)?shù)。

 

圖 1 (a) 在母子瓶實(shí)驗(yàn)中用于將 CO2/空氣混合物從母瓶轉(zhuǎn)移至子瓶的連接示意圖,(b)將高純 CO2 轉(zhuǎn)移到 0.8 L 鋁瓶和從 0.8 L 鋁瓶到 10 L 鋁瓶的管路, (c) 用于轉(zhuǎn)移源氣體(純 CO2 或 CO2/空氣混合物)和稀釋氣體(空氣 )的管路。

 

上圖為母瓶中 CO2 摩爾分?jǐn)?shù)與轉(zhuǎn)移量、瓶壓和轉(zhuǎn)移速度的相關(guān)性。顯示了轉(zhuǎn)移至子瓶后的混合物中的CO2 摩爾分?jǐn)?shù)都相較于轉(zhuǎn)移之前的 CO2 摩爾分?jǐn)?shù)有所降低。

 

 

 

研究結(jié)論

 

 

“倒瓶”實(shí)驗(yàn)表明:CO2對(duì)于氣瓶?jī)?nèi)壁吸附較?。ㄔ?11.0 MPa 時(shí),CO2 的吸附量為 0.027 ± 0.004 μmol mol-1)。“母-子瓶”分裝實(shí)驗(yàn)則證明了分餾不僅使制備的標(biāo)準(zhǔn)混合物中CO2摩爾分?jǐn)?shù)減少,而且使源氣體中CO2摩爾分?jǐn)?shù)增加,而熱擴(kuò)散是分餾的主要因素。數(shù)據(jù)進(jìn)一步指出,經(jīng)三步稀釋后,標(biāo)準(zhǔn)混合物中CO2的摩爾分?jǐn)?shù)降低了0.207ppm,高于WMO兼容性目標(biāo)的0.1ppm。在重量法多步稀釋制備標(biāo)準(zhǔn)混合物時(shí),必須考慮分餾引起的CO2摩爾分?jǐn)?shù)的變化。

 

  感興趣的讀者請(qǐng)閱讀原文

https://doi.org/10.5194/amt-2022-41

 

 

 

文中核心儀器簡(jiǎn)介

 

Picarro G2301是高精度溫室氣體分析儀,被譽(yù)為業(yè)內(nèi)的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。憑借其高精度、低漂移特點(diǎn),成為全球大氣觀測(cè)網(wǎng) GAW、歐洲綜合碳系統(tǒng) ICOS 以及中國(guó)大氣本底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、大氣背景觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)等全球與地區(qū)性主要溫室氣體觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)來(lái)源,也是包括中國(guó)在內(nèi)的各個(gè)國(guó)家、地區(qū)計(jì)量機(jī)構(gòu)標(biāo)氣定值的重要分析儀器。

 

 

致謝

感謝中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院老師

對(duì)本期公眾號(hào)內(nèi)容的審閱!

 

 
 

 

欲了解更多Picarro氣體分析儀相關(guān)應(yīng)用,歡迎聯(lián)系我們:

 

韓一萱:hyx@cen-sun.com

陳曉峰:chenxf@cen-sun.com

高春輝:gaoch@cen-sun.com

 

編輯:王繼軍

審核:吳闖

 


聯(lián)系我們
  • 地址:北京市海淀區(qū)北三環(huán)西路48號(hào)1號(hào)樓A座6A
  • 電話:010-51627740
  • 手機(jī):18094238319
  • 郵箱:info@cen-sun.com
  • 網(wǎng)址:http://m.burnacoveconsulting.com/
官方微信
Copyright ? 2023 北京世紀(jì)朝陽(yáng)科技發(fā)展有限公司    備案號(hào):京ICP備05017992號(hào)-1   sitemap.xml   技術(shù)支持:化工儀器   管理登陸