1.一种对有气体参与的化学反应体积变化原位、实时、连续测量装置,其特征在于,包括至少两个气瓶,阀门定位器,气体管道,以及真密度仪;所述至少两个气瓶中的一个气瓶内置测量气体,其余气瓶内置反应气体;所述真密度仪通过气体管道分别与气瓶连通,所述阀门定位器设置在气体管道上。
2.如权利要求1所述的对有气体参与的化学反应体积变化原位、实时、连续测量装置,其特征在于,所述真密度仪包括用于放置反应样品的样品仓,用于平衡样品仓内压力的附加仓,压力传感器,第一阀门,第二阀门,和第三阀门;所述样品仓的输入端与气体管道连通,所述附加仓与样品仓连通;所述第一阀门安装在样品仓的输入端,第二阀门设置在样品仓与附加仓之间,第三阀门设于附加仓的输出端,所述压力传感器安装在样品仓与第二阀门之间。
3.如权利要求1所述的对有气体参与的化学反应体积变化原位、实时、连续测量装置,其特征在于,所述阀门定位器采用单作用阀门定位器或双作用阀门定位器。
4.一种用于权利要求1-3之一所述装置的对有气体参与的化学反应体积变化原位、实时、连续测量方法,其特征在于,包括如下步骤:S1,将样品放入样品仓内,打开气瓶,打开测量气体所在气瓶连通的气体管道的阀门定位器,开启第一阀门、第二阀门和第三阀门,将测量气体作为环境介质流过装置内部,清除样品仓、附加仓及气体管道中的空气;S2,将第二阀门和第三阀门关闭,第一阀门开启,当样品仓内与外界环境的压力差达到预设值时,第一阀门关闭,并关闭测量气体所在气瓶连通的气体管道的阀门定位器;待样品仓内压力稳定时,测得样品仓内的压力P 1 ;将第二阀门开启,样品仓与附加仓连通,待样品仓和附加仓内的压力稳定时,测得样品仓和附加仓内的压力P 2 ,开启第三阀门,计算此时样品的绝对体积;S3,打开反应气体所在气瓶的气体管道的阀门定位器,开启第一阀门、第二阀门和第三阀门,清除样品仓、附加仓及气体管道中的测量气体;且反应气体进入样品仓与样品发生化学反应;S4,将第二阀门和第三阀门关闭,第一阀门开启,当样品仓内与外界环境的压力差达到预设值时,第一阀门关闭,并关闭反应气体所在气瓶的气体管道的阀门定位器;待样品仓内压力稳定时,测得样品仓内的压力P 3 ;将第二阀门开启,样品仓与附加仓连通,待样品仓和附加仓内的压力稳定时,测得样品仓和附加仓内的压力P 4 ,开启第三阀门;S5,打开测量气体所在气瓶连通的气体管道的阀门定位器,打开第一阀门、第二阀门和第三阀门;S6,重复步骤S2-S5,测得最终样品仓内的压力P N ,计算此时样品的绝对体积和体积变化。
5.如权利要求4所述的对有气体参与的化学反应体积变化原位、实时、连续测量方法,其特征在于,计算样品的绝对体积V P 的方法如下:其中,V C 为样品仓的容积,V A 为附加仓的容积,P 1 为样品仓内的压力,P 2 为样品仓和附加仓内的压力。
6.如权利要求4所述的对有气体参与的化学反应体积变化原位、实时、连续测量方法,其特征在于,计算样品体积变化的方法如下:反应、测量前需进行校准、调试,样品仓为空的情况下:第一次通测量气体: 通气时间t 2 min;第一次通反应气体: 通气时间t 1 min;第二次通测量气体: 通气时间t 2 min;第二次通反应气体: 通气时间t 1 min;以此类推,得到第n次通测量气体、反应气体的绝对体积V pn 为:或者,第n次通测量气体的绝对体积为:V p(2n-1) =Vc+V A /(1-P 4n-3 /P 4n-2 )第n次通反应气体的绝对体积为:V p(2n) =Vc+V A /(1-P 4n-1 /P 4n )其中,V C 为样品仓的容积,V A 为附加仓的容积,P n 为样品仓内的压力,P n+1 为样品仓和附加仓内的压力;若V p5 =V p3 ;V p6 =V p4 ,则可推出测量气体已排尽反应气体;否则,表明测量气体还未排尽反应气体,应增加实验中测量气体排反应气体的时间;通过在第n次循环测得样品的绝对体积V pn 减去第一次测得样品的绝对体积V p1 ,得到反应物与气体发生反应前后的体积变化(V pn -V p1 )。