標(biāo)準(zhǔn)氣體的又一制備方法，飽和法
一、適用范圍
易于冷凝的氣體和蒸氣往往會(huì)發(fā)生表面吸附，因此，采用靜態(tài)法很難制備含這些組分的標(biāo)準(zhǔn)混合氣體，再則，這些標(biāo)準(zhǔn)混合氣體也不能在接近飽和度的壓力下保存而不發(fā)生冷凝，在這種情況下，可以使用飽和法。該方法不需要對(duì)氣體流量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。其相對(duì)不確定度小于1%。
二、原理
一種與其凝相相平衡的純物質(zhì)的蒸氣壓力僅取決于溫度，在壓力接近大氣壓和氣相沒(méi)有顯著的反應(yīng)(例如碳?xì)浠衔锘旌蠚忾g的反應(yīng))的情況下，就能根據(jù)系統(tǒng)的溫度和壓力計(jì)算各組分的體積比。
倘若在一定的溫度條件下，使一種補(bǔ)充氣體與一種組分的凝相接觸，就會(huì)或快或慢地達(dá)到飽和條件。為了加速這個(gè)過(guò)程，在溫度T1條件下，使補(bǔ)充氣體穿過(guò)凝相，然后在冷凝器中將由此而得到的混合氣冷卻到溫度T2,溫度T2必須低于露點(diǎn)。為了確保能達(dá)到飽和，溫度之差(T1-T2)必須不低于5K。
為了將組分的體積比的不確定度降到最小，在安裝和使用設(shè)備時(shí)應(yīng)按照以下的方法進(jìn)行。
(1)氣體的準(zhǔn)備 所用補(bǔ)充氣在進(jìn)入飽和器之前，必須將其凈化和干燥。
(2)儀器的相容性 所用儀器的元件和承載氣體的管線的材料不與標(biāo)準(zhǔn)混合氣中的組分發(fā)生反應(yīng)。
(3)儀器的選擇 所用連接管線的橫截面積足夠大以使氣流阻產(chǎn)生的壓力降到可以忽略不計(jì)。
(4)壓力控制 在恒壓器的出口測(cè)量總壓力。
(5)溫度控制 提供一條合適的加熱連接管線，確保氣體管線的溫度高于T2，以防止冷凝。
(6)儀表 所用測(cè)量?jī)x表的精密度是溫度計(jì)的誤差|△T|<0.05K，測(cè)定壓力的設(shè)備的誤差|△P|<100 Pa。
(7))純度 由于某些雜質(zhì)的存在會(huì)影響蒸氣壓力，故所用組分的純度必須大于99.99%。
三、操作步驟
1.安裝
對(duì)冷卻面進(jìn)行處理，以保證冷凝液出口處氣體的溫度與冷凝器的溫度相等。為了排除氣流中的浮質(zhì)，在冷凝器之后安裝一個(gè)有擋板的穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器必須保持與冷凝器相同的溫度。采用合適的冷卻、加熱元件，通過(guò)控制回路，使恒溫器中用于調(diào)節(jié)冷凝器和恒溫器的冷卻介質(zhì)溫度保持恒定。除了溫度T2，冷凝器中混合氣的壓力P也應(yīng)保持恒定并顯示出來(lái)。冷凝器中所產(chǎn)生的冷凝液收集到冷凝液收集槽中，或用泵不斷地排除。
2.回流系統(tǒng)的操作:
來(lái)自儲(chǔ)存器1的補(bǔ)充氣首先連續(xù)地流經(jīng)過(guò)濾器2濾去所含的石英纖維材料之類的懸浮顆粒。
在溫度T1下，將欲配入的組分氣送入飽和器3。補(bǔ)充氣流中組分的冷凝溫度應(yīng)高于其后的冷凝器4的溫度T2。冷卻冷凝液中的混合氣，直到有部分冷凝為止，冷凝液經(jīng)冷凝液出口9排出。繼冷凝器之后，標(biāo)準(zhǔn)混合氣流經(jīng)穩(wěn)壓器5，把有可能存在的浮質(zhì)分離出來(lái)。冷凝器4與穩(wěn)壓器5都安裝于溫度恒定控制在T2下的容器中。出口10處的壓力計(jì)6可提供標(biāo)準(zhǔn)混合氣的壓力讀數(shù)。
3.封閉循環(huán)系統(tǒng)的操作
使用封閉的循環(huán)系統(tǒng)，為了達(dá)到平衡，系統(tǒng)的操作應(yīng)是連續(xù)的不間斷的，并且一旦使用，在生產(chǎn)中必須避免任何的間斷。用循環(huán)泵12使標(biāo)準(zhǔn)氣沿輔助回路11循環(huán)，標(biāo)準(zhǔn)氣沿回路循環(huán)幾次建立平衡后，在取樣點(diǎn)10取氣樣。從系統(tǒng)中抽取的樣氣必須用原料氣1加以補(bǔ)充，以避免壓力改變。
注:通過(guò)觀察冷凝液的流量，便能檢查冷凝器是否達(dá)到飽和。由于氣相與冷凝相的體積比約為1000:1，而且只有一小部分由補(bǔ)充氣而得到的組分才在冷凝器中作為冷凝液被分離出來(lái)，故通過(guò)出口9時(shí)體積流量是很小的。測(cè)定出口處的氣體的露點(diǎn)便可確認(rèn)是否達(dá)到了平衡。
四、不確定度的計(jì)算
相對(duì)不確定度一方面取決于冷凝器中氣體的總壓力，另一方面取決于飽和蒸氣壓力。既然已知總壓力的不確定度十分令人滿意，那么蒸氣壓力值的不確定度就取決于:
①冷凝液溫度測(cè)定的不確定度;
②溫度控制(例如可測(cè)定△T<0.05K);
③所用蒸氣壓力數(shù)據(jù)的不確定度;
④氣體組分的純度。
基于基準(zhǔn)氣中穩(wěn)定相的溶解能力增強(qiáng)，故存在過(guò)飽和的可能。
組分的濃度通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)混合氣比較而計(jì)算，在濃度很低時(shí)，這種方法就很困難了，這時(shí)利用可以痕量計(jì)算的設(shè)備來(lái)測(cè)量濃度。
