静态配气法作为气体标准物质制备的基础技术，通过在密闭容器中精确控制原料气与稀释气的比例，实现特定浓度气体混合物的制备。其核心原理基于质量守恒定律和理想气体状态方程，具有操作简便、设备成本低等优势，广泛应用于环境监测、工业校准、科研实验等领域。本文将系统阐述静态配气法的技术原理、操作规范、性能特点及典型应用场景。

一、静态配气法的基本原理与核心技术

1.1 定义与理论基础

静态配气法是一种定量制备标准气体的技术，通过将已知量的原料气（纯气或已知浓度的混合气）注入固定容积的密闭容器，再充入稀释气（如氮气、空气），经充分混合后形成目标浓度的气体混合物。其浓度计算公式遵循理想气体状态方程：

[ C = \frac{n_{\text{原料气}}}{n_{\text{总气体}}} \times 100% ]

其中，( n_{\text{原料气}} ) 为注入的原料气物质的量，( n_{\text{总气体}} ) 为容器内气体总物质的量。通过精确控制原料气量与容器容积，可直接计算目标气体浓度，无需复杂的动态平衡过程。

1.2 关键技术特性

● 容器选择：需使用容积精确、内壁光滑的容器（如玻璃气瓶、聚乙烯塑料瓶），以减少气体吸附。高压配气时采用耐高压钢瓶，常压配气则常用20L玻璃瓶（网页3）。

● 原料气处理：对于液态有机物（如甲醇、苯），需通过汽化装置转化为蒸气态，再定量注入容器。MF-3B型配气装置可自动计算液态溶剂取样量，并修正环境温度对汽化效率的影响（网页1）。

● 混合均匀性：通过摇动、搅拌或静置扩散实现气体混合，低浓度气体需更长平衡时间（通常数小时至数天），以避免浓度梯度（网页5）。

二、操作流程与技术规范

2.1 标准操作步骤

1. 容器预处理：清洗容器后烘干，抽真空至10⁻³ Pa以下，或用稀释气冲洗3~5次，去除残留杂质（网页5）。

2. 原料气定量：

○ 气态原料：使用注射器或质量流量计精确抽取体积，如100mL注射器配气法（网页3）；

○ 液态原料：通过微量注射器取样，利用汽化室转化为蒸气，MF-3B装置可自动修正溶剂纯度与温度系数（网页1）。

3. 稀释与混合：充入稀释气至设定压力（常压或高压），密封后充分混合。高压配气需静置24小时以上，确保浓度均匀（网页7）。

4. 浓度验证：采用气相色谱、红外光谱等方法检测浓度，确保配气不确定度符合要求（通常<2%，网页1）。

2.2 核心技术指标

● 配气精度：受原料气量、容器容积、温度压力控制精度影响，静态配气法典型不确定度为±1%~2%（网页7），MF-3B型装置可达<2%（网页1）。

● 流量重复性：±0.5%（网页1），适用于需要多次重复实验的场景。

● 稳定性：低浓度气体（<100ppm）易因容器壁吸附导致浓度衰减，需现配现用；化学性质稳定的气体（如氮气）可储存数周（网页2、4）。

三、技术优势与局限性

3.1 主要优势

● 设备简单：无需复杂的动态流量控制系统，成本仅为动态配气仪的1/10~1/5（单台1万~10万元，网页7），适合预算有限的实验室或工厂。

● 操作便捷：MF-3B等自动化装置通过触摸屏实现一键操作，自动完成零点校准、取样量计算、温度修正等步骤（网页1），无需专业人员值守。

● 长期稳定性：高压钢瓶预混气体可稳定储存6~12个月，适用于长期校准需求（网页7）。

3.2 局限性

● 浓度范围受限：低浓度（<1ppm）配气误差显著，因原料气计量误差与吸附效应叠加（网页2、4）。

● 灵活性不足：无法实时调整浓度，更换目标浓度需重新配气，响应周期长达数小时至数天（网页7）。

● 气体兼容性低：仅支持≤3种气体混合，且易吸附气体（如甲醛、VOCs）需特殊涂层容器（网页7、8）。

四、典型应用场景

4.1 环境监测与环保领域

● 分析仪校准：制备VOCs、甲醛等标准气体，用于校准大气监测站的在线分析仪。例如，MF-3B装置配制的苯系物标准气，可满足HJ 644-2013《环境空气 挥发性有机物的测定》方法验证需求（网页1、5）。

● 采样效率评价：通过静态配气法制备已知浓度的污染物气体，测试采样罐、吸附管的捕集效率（网页2）。

4.2 工业与安全检测

● 传感器校准：为石油化工、煤矿等场景的可燃气体报警器（如甲烷、丙烷传感器）提供固定浓度标准气，静态配气法的低成本优势可降低批量校准成本（网页7）。

● 呼出气体酒精探测器检定：依据JJG 657-2006规程，使用MF-3B装置配制乙醇标准气，用于交警部门酒精检测仪的定期校准（网页1）。

4.3 科研与医疗领域

● 材料性能测试：模拟特定气体环境（如5%CO₂+95%N₂），评估材料的耐腐蚀性或催化活性（网页5）。

● 医疗器械标定：为麻醉机、呼吸机的气体浓度传感器提供校准气源，静态配气法的稳定性可确保标定结果可靠（网页7）。