應(yīng)用領(lǐng)域
1. 常見的標(biāo)準(zhǔn)氣體按用途包括：氣體報警類標(biāo)準(zhǔn)氣體、電力能源類標(biāo)準(zhǔn)氣體、石油化工類標(biāo)準(zhǔn)氣體、環(huán)保監(jiān)測類標(biāo)準(zhǔn)氣體、醫(yī)療衛(wèi)生類標(biāo)準(zhǔn)氣體、儀器儀表類標(biāo)準(zhǔn)氣體等。
2. 標(biāo)準(zhǔn)氣還可用于環(huán)境監(jiān)測，有毒的有機(jī)物測量，汽車排放氣測試，天然氣BTU測量， 液化石油氣校正標(biāo)準(zhǔn)， 超臨界流體工藝等。標(biāo)準(zhǔn)氣視氣體 組分?jǐn)?shù)區(qū)分為二元，三元和多元標(biāo)準(zhǔn)氣體；配氣準(zhǔn)度要求以配氣允差和分析允差來表征；比較通用的有SE2MI配氣允差標(biāo)準(zhǔn)，但各公司均有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。組分的最低濃度為10級，組分?jǐn)?shù)可多達(dá)20余種。配制方法可采用 重量法，然后用色譜分析校核，也可按標(biāo)準(zhǔn)傳遞程序進(jìn)行傳遞。
3. 大型乙烯廠，合成氨廠及其它石化企業(yè)，在裝置開車，停車和正常生產(chǎn)過程中需要幾十種純氣和幾百種多組分標(biāo)準(zhǔn)混合氣，用來校準(zhǔn)，定標(biāo)生產(chǎn)過程中使用的在線分析儀器和分析原料及產(chǎn)品質(zhì)量的儀器。
適用范圍
1、用于氣體產(chǎn)品質(zhì)量控制
2、用于儀器儀表的檢定與校準(zhǔn)
3、用于大氣環(huán)境污染監(jiān)測
4、用于醫(yī)療衛(wèi)生及臨床化驗
5、用于建筑家居環(huán)境監(jiān)測
6、建立測量的溯源性
7、保證測量結(jié)果準(zhǔn)確一致
8、進(jìn)行量值的傳遞
9、促進(jìn)測量技術(shù)和質(zhì)量監(jiān)督工作的發(fā)展
制備方法
稱量法
1、適用范圍
2、所需設(shè)備
配氣設(shè)備：真空泵， 真空計，高、低壓力表，閥門，氣瓶卡具，機(jī)箱。
滲透法
1、適用范圍
滲透法是適用于制備痕量的活潑氣體。是動態(tài)配氣方法。
2、所需設(shè)備
分壓法
1、適用范圍
分壓法適用于制備常溫下是氣體，含量在1~60%的標(biāo)準(zhǔn)混合氣體
2、所需設(shè)備
配氣設(shè)備：氣瓶 匯流排，壓力表，閥門，真空泵，管道，氣瓶卡具。
擴(kuò)散法
1、適用范圍
2、所需設(shè)備
配氣設(shè)備：氣瓶，閥門， 流量控制閥， 流量計，液體組分，分析儀表氣瓶，卡具。
容積法
1、適用范圍
2、所需設(shè)備
配氣設(shè)備：氣瓶，氣瓶減壓閥門，定體積管，壓力計，真空泵。
飽和法
1、適用范圍
2、所需設(shè)備
配氣設(shè)備：氣瓶，氣瓶減壓閥門， 冷凝器，飽和器， 恒溫控制器，壓力計，循環(huán)風(fēng)機(jī)。
流量法
1、適用范圍
流量比法法是動態(tài)配氣方法，是嚴(yán)格控制一定比例的組分氣體和釋稀釋氣體的流量，經(jīng)混合而得到的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
2、所需設(shè)備
氣瓶，氣瓶減壓閥門，單向閥，流量控制器，壓力表，管道，機(jī)箱。
稀釋法
1、適用范圍
稀釋法法法是制備低含量標(biāo)準(zhǔn)氣體的方法之一。
2、所需設(shè)備
氣瓶，氣瓶減壓閥門，流量控制器，壓力表，管道。
體積法
1、適用范圍
體積比法是簡單的配氣方法，是根據(jù)所需氣體的含量，按體積計算。控制組分氣體和釋 稀釋氣體的體積，經(jīng)混合而得到的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
2、所需設(shè)備
注射器，定體積容器。
混勻技術(shù)
均勻性是考察標(biāo)準(zhǔn)氣體性能的一個重要指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)氣體的特性應(yīng)該是均勻的即在規(guī)定的范圍內(nèi)其量值保證不變。不論采用哪種方法制備的標(biāo)準(zhǔn)氣體，都需要進(jìn)行混勻處理。標(biāo)準(zhǔn)氣體的混勻方法有：熱處理法、鋼瓶滾動法、特殊充填法、自然擴(kuò)散法、其他混勻方法等，幾種混勻操作方法如下： [1]
熱處理法
一般將制備好的標(biāo)準(zhǔn)氣體的容器置于40℃以下的溫水浴中加熱，使氣體組分較快的混合均勻。
鋼瓶旋轉(zhuǎn)滾動法
將鋼瓶水平放在混勻半置的滾動軸上，使它繞軸心旋轉(zhuǎn)民。該法混勻所需時間短，操作簡單。
特殊充填法
在充填某些氣體時，可將 鋼瓶倒立并保持45℃的傾斜，從下端充氣，促使氣體 絕熱膨脹，產(chǎn)生放熱效應(yīng)，氣體可以在充填的同時混合均勻。
自然擴(kuò)散法
將充入標(biāo)準(zhǔn)氣體的 鋼瓶倒立在合適的位置，靜止不動，靠氣體本身的自然擴(kuò)散來達(dá)到混合均勻，但此法所需時間較長。
其他混勻方法
采用靜態(tài)混合容器或使用特殊構(gòu)造的容器閥門，可以在很短時間內(nèi)使標(biāo)準(zhǔn)氣體混合均勻。
不管采用哪種方法進(jìn)行混勻處理，必須用另一種高精度的分析方法進(jìn)行檢驗。在標(biāo)準(zhǔn)氣體研究階段，要考察所研究的標(biāo)準(zhǔn)氣體的均勻性，一般采用氣相色譜法在相同的操作條件下，進(jìn)行測定，以考察標(biāo)準(zhǔn)氣體的均勻性，通常用平均值的一致性檢驗方法來判斷。由于均勻性是考察同一瓶標(biāo)準(zhǔn)氣體在制備完以后，多長時間量值達(dá)到穩(wěn)定，由有限次測定得到的平均值，在方法的不確定范圍內(nèi)應(yīng)該是不顯著的。如果差異是顯著的，這個因素就是標(biāo)準(zhǔn)氣體的不均勻性造成的。
穩(wěn)定性
前言
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是指:“具有足夠均勻并已經(jīng)很好地確定某一種或多種特性的物質(zhì)或材料, 用于 校準(zhǔn)儀器、評價測量方法或確定物質(zhì)的量值�！睒�(biāo)準(zhǔn)氣體是氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì), 由于標(biāo)準(zhǔn)氣體具有一定的有效期, 因此,標(biāo)準(zhǔn)氣體的穩(wěn)定性是配制和使用過程中的關(guān)鍵問題。
眾所周知, 裝入高壓容器(鋼瓶) 中的標(biāo)準(zhǔn)氣體的一個重要條件是在保存和使用過程中其量值不應(yīng)發(fā)生變化。實際上,標(biāo)準(zhǔn)氣體中成分氣體或不純物與容器內(nèi)壁接觸時往往引起吸附、 解吸、化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象, 而使其量值隨時間發(fā)生變化, 在含量越低, 組成成分越復(fù)雜時, 這種變化就越大。
標(biāo)準(zhǔn)氣體穩(wěn)定性研究如下：
穩(wěn)定性影響因素
標(biāo)準(zhǔn)氣體穩(wěn)定性在很大程度上與容器的材料特性、容器內(nèi)壁的預(yù)處理、氣體本身的化學(xué)特性和使用條件有著密切關(guān)系。
容器選擇
盛裝標(biāo)準(zhǔn)氣體的容器應(yīng)由耐腐蝕、抗壓、吸附少、不生銹、化學(xué)特性穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高的材料制成, 通常使用的高壓容器是鋁合金瓶, 而碳鋼瓶因其內(nèi)壁不光滑、吸附大而被逐步淘汰。
預(yù)處理
盛裝標(biāo)準(zhǔn)氣體的鋼瓶使用前應(yīng)進(jìn)行表面清潔、涂漆處理, 然后, 將鋼瓶加溫至100 ℃左右, 同時抽真空處理約4 h。 鋼瓶處理完畢后, 必須分析其H2O、O2等雜質(zhì)含量, 合格后方可使用。
氣體要求
配制10% 的CH4/Ar 四瓶, 進(jìn)行為期一年的穩(wěn)定性考察, 見表1, 實驗結(jié)果表明, 由于鋁合金鋼瓶內(nèi)壁比較光滑, 因此在盛裝一般 永久氣體時性質(zhì)穩(wěn)定, 變化不大, 鋼瓶不用特殊處理, 即可滿足此類標(biāo)準(zhǔn)氣體穩(wěn)定性的要求。
在配制COS、H2S、SO2 等氣體時, 必須對鋼瓶進(jìn)行KG 或CM 處理, 即為了防止容器內(nèi)壁因吸附或解吸等帶來的影響。先對容器內(nèi)壁進(jìn)行鏡面研磨,涂上防氧化漆, 然后把高濃度氣體充入容器內(nèi)并放置10d左右, 從而提高標(biāo)準(zhǔn)氣體的穩(wěn)定性。用未經(jīng)KG 或CM 處理的鋼瓶配制10.1 mg/m3 ,COS/N2一瓶, 實驗結(jié)果見圖1。用經(jīng)KG 處理的鋼瓶配制9.8 mg/m3 COS/N2 一瓶, 實驗結(jié)果見圖2。
以上實驗結(jié)果表明, 配制易吸附標(biāo)準(zhǔn)氣體時, 鋼瓶必須經(jīng)KG 或CM 處理, 才能保證其穩(wěn)定性可靠,否則, 組分氣的含量變化很大, 不宜作為標(biāo)準(zhǔn)氣體來使用。
分子量
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)氣體的組分氣和稀釋氣分子量相差太大時, 如H2、He 和CO2、Ar 組成的標(biāo)準(zhǔn)氣體, 靜置時間長了容易分層, 這勢必影響其穩(wěn)定性, 并且其含量越高, 影響越大。因此, 在使用這類標(biāo)準(zhǔn)氣體時, 必須先把鋼瓶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或放倒在地上滾動, 使瓶內(nèi)氣體混合均勻。否則, 其量值不準(zhǔn), 影響標(biāo)準(zhǔn)氣體的穩(wěn)定性。
使用條件
環(huán)境條件與標(biāo)準(zhǔn)氣體的穩(wěn)定性也有很大關(guān)系,溫度、濕度要適宜, 象一些液化類氣體, 必須在室溫以上使用; 在使用標(biāo)準(zhǔn)氣體時, 對系統(tǒng)的要求很高, 絲毫不能泄漏。因此, 用戶要嚴(yán)格按照《 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書》上的要求使用, 才能保證標(biāo)準(zhǔn)氣體的量值準(zhǔn)確, 穩(wěn)定性可靠。
使用周期
標(biāo)準(zhǔn)氣體的使用有效期是根據(jù)穩(wěn)定性實驗結(jié)果來加以確定的, 一般把能夠保證標(biāo)準(zhǔn)值的有效期定為半年至一年。由于當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)氣體的壓力減小時, 被吸附在容器內(nèi)壁上的各種成分氣體便解吸, 其濃度值發(fā)生變化, 因此一般規(guī)定, 高壓鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣體的殘壓低于0.1 M Pa 時, 應(yīng)停止使用。
結(jié)果討論
標(biāo)準(zhǔn)氣體穩(wěn)定性實驗結(jié)果表明, 只要在配制過程中, 注意容器的選擇及預(yù)處理, 用戶按 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)規(guī)定的要求使用, 標(biāo)準(zhǔn)氣體在有效期內(nèi)是穩(wěn)定的, 用戶可放心使用。
配制分類
在火災(zāi)自動報警器、呼吸器、傳感器和火災(zāi)現(xiàn)場易燃、易爆、有毒、有害氣體快速檢測儀器及其它消防產(chǎn)品的研究、開發(fā)和生產(chǎn)中, 經(jīng)常需要配制一系列物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)氣體, 用以對產(chǎn)品進(jìn)行檢測和校準(zhǔn); 在火災(zāi)現(xiàn)場易燃、易爆、有毒、有害氣體物質(zhì)快速檢測中, 需要一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體, 作為制作 標(biāo)準(zhǔn)色列或濃度標(biāo)尺的標(biāo)準(zhǔn); [3]
在火災(zāi)原因調(diào)查中, 研究和應(yīng)用一種氣態(tài)物證的分析鑒定方法時, 需配制一定濃度的被檢測物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)氣體, 以試驗不同采樣儀器的采樣效率或不同吸收液的吸收效率和鑒定方法的準(zhǔn)確性、可靠性。因此, 配制一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體是消防產(chǎn)品研究、開發(fā)、生產(chǎn)和消防工作的一個重要環(huán)節(jié)。而標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制又不同于液體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的配制, 有一定的難度。因此, 本文將重點介紹幾種所用儀器, 設(shè)備簡單, 易于操作, 特別適用于消防產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和消防實際工作的標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制技術(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)氣體是指氣體狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì), 包括高純度標(biāo)準(zhǔn)氣體和混合標(biāo)準(zhǔn)氣體, 配氣主要是指配制混合標(biāo)準(zhǔn)氣體。混合標(biāo)準(zhǔn)氣體是由已知含量的一種或多種組分的氣體混合到另一種不與其發(fā)生反應(yīng)的背景氣體中而制成。標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制技術(shù)主要包括靜態(tài)配氣技術(shù)和動態(tài)配氣技術(shù)兩大類。
靜態(tài)配氣
靜態(tài)配氣 是把一定量的液體或原料氣加到已知容積的稀釋氣體的容器中, 混合均勻。根據(jù)所加入的液體或原料氣的量和容器的容積, 即可計算出所配制標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度。常用的靜態(tài)配氣技術(shù)有以下幾種。
1. 大瓶子配氣法
將大容積的玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶洗凈、烘干, 充入干凈空氣代替瓶中原有氣體后, 抽成負(fù)壓, 再充入一定量的液體或原料氣。若原料在 常溫下是氣體, 用氣體定量管加入(見圖1) , 充入干凈空氣至常壓。若原料是揮發(fā)性液體, 可在一個小安培瓶中稱取一定量的液體,放入大瓶中, 抽氣使成負(fù)壓, 再搖碎安瓶, 待液體揮發(fā)后, 再充入干凈空氣到常壓。
大瓶子配氣法所制得的標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度, 可根據(jù)加入原料氣的濃度或液體的量及大瓶子的容積求得: 當(dāng)加入瓶中的是原料氣時, 按下式計算:
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式中:V 1: 原料氣的體積(mL ) ;
L: 原料氣的濃度(ppm ) ;
V 0: 大瓶子的容積(L ) ;
Z: 所配氣體的濃度(ppm ) ;
當(dāng)加入瓶中的是揮發(fā)性的液體時:
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式中: t: 氣體的溫度(℃) ;
m: 加入液體的量(g) ;
Z 和V 0 同上式。
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用大瓶子配氣時, 由于器壁的 吸附作用, 配成的標(biāo)準(zhǔn)氣體的實際濃度往往比計算值低。為避免這種影響,可以將第一次配好的氣體放置一段時間后抽掉, 再進(jìn)行第二次配氣。這樣可以減小瓶壁的吸附作用。
如果需要濃度更低的氣體, 在大瓶子中配氣后, 可用抽真空法再進(jìn)行稀釋。例如, 將大瓶子中的氣體壓力抽至原有壓力的一半, 然后再充進(jìn)干凈空氣至原來的壓力, 即可得到原來濃度一半的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
2. 注射器配氣法
對于需氣量較小的工作, 用注射器配氣是很方便的。取兩個大小不等的注射器, 大注射器一般用100 毫升的, 小注射器根據(jù)配氣情況而定。配氣時, 在大注射器中放一小金屬片, 將活塞推入, 再用小注射器取一定量的原料氣, 將兩注射器按圖2 連接, 把小注射器的氣體推入大注射器, 去掉小注射器和橡皮帽, 抽動大注射器活塞, 用干凈空氣將氣體稀釋到100 毫升, 搖動注射器中的金屬片, 使氣體混合均勻, 即得到較低濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。稀釋后的濃度可根據(jù)稀釋前后氣體體積計算出來。如果一次稀釋達(dá)不到要求, 還可進(jìn)行第二次、第三次稀釋…。進(jìn)行再次稀釋時, 只要將大注射器中配好的氣體推出一部分, 然后吸入干凈空氣進(jìn)行稀釋, 即可得到更低濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
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3. 塑料袋配氣法
用100 毫升注射器或通過濕式流量計將一部分空氣注入 塑料袋內(nèi), 然后按圖3 連接一個事先裝入原料氣的氣體定量管。繼續(xù)通氣將定量管中的原料氣壓入塑料袋中, 稀釋至一定體積。用手揉捏塑料袋, 使氣體混合均勻。根據(jù)加入原料氣的體積和塑料袋的充氣體積求出標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度。這種配氣方法的特點是: 塑料袋可大可小, 因而配氣量的大小不受容器的容積大小的限制。
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標(biāo)準(zhǔn)氣體的靜態(tài)配氣技術(shù)雖有儀器設(shè)備簡單,便于操作的優(yōu)點,但因其配氣量少,并且取氣過程中濃度會發(fā)生改變, 所以對需氣量較大或通氣時間較長的工作就不適應(yīng)了, 就要采用動態(tài)配氣技術(shù)配制標(biāo)準(zhǔn)氣體。
動態(tài)配氣
動態(tài)配氣技術(shù)就是能連續(xù)不斷的配制和供給一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。用動態(tài)配氣技術(shù)配制標(biāo)準(zhǔn)氣體時, 首先需要一個能連續(xù)不斷供給原料氣的氣源, 作為這種配氣方法的氣源有鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣和滲透管等。
在消防實際工作中, 所用標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度有時需要大, 有時需要小。鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣雖有不同濃度的規(guī)格供應(yīng), 但購置各種濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體, 不僅代價太高, 而且不一定能及時辦到。較好的辦法是購置一個濃度較高的標(biāo)準(zhǔn)氣瓶, 需要低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體時, 用鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣作原料氣, 壓縮空氣(由低壓空氣鋼瓶或空壓機(jī)供給) 作稀釋氣, 將它們按圖4 連接, 就可從取氣口得到所需濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
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所配制的標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度, 可用改變原料氣及稀釋氣的流量比進(jìn)行調(diào)節(jié), 并可按下式計算:
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式中: z: 所配標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度(ppm) ;
L: 鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣的濃度(ppm ) ;
Q s: 鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣的流量(L öm in) ;
Q a: 壓縮空氣的流量(L öm in;
用此法配氣時, 在 壓縮空氣的管路中應(yīng)安裝選擇性過濾器(凈化器) , 以除去空氣中影響配氣純度的雜質(zhì)。此外配氣出口的總流量應(yīng)略大于用氣口的流量, 以保證所配氣體的濃度與純度。
滲透管是動態(tài)配氣法中的另一種氣源, 其結(jié)構(gòu)見圖5。
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在安培瓶1 中裝入產(chǎn)生原料氣的液體( 如汽油等) , 用不銹鋼加固環(huán)3將 聚四氟乙烯塑料帽2和安培瓶1 的頸部緊封牢固, 塑料帽的上端是比較薄(壁厚在1 毫米以下) 的滲透面4。由于原料液體的揮發(fā)性,使安培瓶中有一定 蒸氣壓, 氣體分子在蒸氣壓力的作用下, 通過滲透面向外滲透。單位時間的滲透量叫 滲透率。
在一定溫度下,滲透率的大小決定于滲透面的厚度和面積的大小等因素。滲透面越大, 壁越薄, 滲透率就越大。制作 滲透管時, 就是通過改變滲透面積和厚度的辦法, 以獲得不同滲透率的滲透管。
任何滲透管在使用前都必須知道其滲透率。滲透率的測定方法是: 在一干燥瓶的底部裝入粒狀氫氧化鈉, 上面蓋一層 尼龍紗網(wǎng), 將滲透管放入干燥瓶中的紗網(wǎng)上。加蓋后, 滲透出來的氣體(汽油蒸氣) 就會被氫氧化鈉吸收。由于液體的蒸氣壓與溫度有關(guān), 所以滲透率也隨溫度改變而改變。因此, 在測定滲透率時, 必須將干燥瓶放入 恒溫水浴中, 溫度控制精度要達(dá)到±011℃。在恒溫放置過程中, 每隔一定的時間(至少12 小時) 用 精密天平快速稱量 滲透管一次(必須在10 分鐘內(nèi)稱完) , 相鄰兩次的重量差就是滲透管在該時間段的滲透量。測出滲透量后, 就可用下式求出該滲透管的 滲透率。
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式中: G:滲透率(Lgöm in) ;
△S: 相鄰兩次稱量的時間間隔(min) ;
實際測定時, 記錄一系列稱量和 時間數(shù)據(jù), 用上式計算 滲透率并求其平均值。或以稱量數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo), 時間為橫坐標(biāo), 繪制滲透率的特性曲線, 所得 直線的斜率即為滲透率。
用已知滲透率的滲透管配制標(biāo)準(zhǔn)氣體的裝置如圖6 所示。
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將滲透管放在氣體發(fā)生瓶中, 再將氣體發(fā)生瓶放入 恒溫水浴中, 恒溫水浴的溫度要與測定滲透率時的溫度相同(一般為25±1℃) , 這樣就可不作溫度校正。
稀釋氣( 壓縮空氣) 經(jīng)硅膠、活性炭和氫氧化鈉凈化器2除去水分和雜質(zhì)后, 再經(jīng) 流量控制閥和流量計3 進(jìn)入 氣體發(fā)生瓶7 (即 混合器) 中, 將滲透出來的氣體分子帶出, 就得到標(biāo)準(zhǔn)氣體。標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度可由下式求出(在25℃和一個 大氣壓下)。
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式中: z: 所配標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度(ppm) ;
VM : 配氣狀態(tài)下氣體的 摩爾體積(L/mol)。
配制方法
包括氣體的發(fā)生, 一定體積或一定質(zhì)量物質(zhì)的量取及用空氣稀釋至一定濃度等步驟。
氣體發(fā)生
由于各種物質(zhì)的物理、 化學(xué)性質(zhì)不同, 它們的存在形式各異, 因此, 獲得標(biāo)準(zhǔn)氣體的方法也不相同。對于以液體狀態(tài)存在的揮發(fā)性較大的物質(zhì), 可利用液體的揮發(fā)作用來制取。此外, 也可以利用化學(xué)反應(yīng)來制取。
用后一種方法所產(chǎn)生的氣體常常含有雜質(zhì), 需先用適當(dāng)?shù)姆椒?a target="_blank" >除去雜質(zhì)后, 貯存到適當(dāng)?shù)娜萜髦? 測定濃度后備用。表1 列出了一些常見氣體的發(fā)生方法。
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貯存
無論用什么方法產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)氣體, 通常都要收集到適當(dāng)?shù)娜萜髦斜４妗Ｉa(chǎn)廠家一般都是將其壓入鋼瓶或玻璃鋼瓶中, 并用清潔氣體稀釋成一定濃度, 作為商品出售。在生產(chǎn)車間或?qū)嶒炇抑锌捎貌Ａ萜鳌?a target="_blank" >塑料袋或注射器臨時保存。但要注意, 被貯存的氣體不能與容器發(fā)生化學(xué)作用, 也不能通過器壁或縫隙漏掉。
空氣稀釋
用上述方法所獲得的標(biāo)準(zhǔn)氣體, 濃度一般都比較大, 不宜直接作為標(biāo)準(zhǔn)氣體使用, 而是把它作為原料氣, 通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄅ渲瞥伤铦舛鹊臉?biāo)準(zhǔn)氣體
選擇
標(biāo)準(zhǔn)氣體主要用于校準(zhǔn) 氣體分析儀器,評價氣體分析方法以及對未知含量的混合氣體進(jìn)行標(biāo)定并賦予量值.為了保證 標(biāo)準(zhǔn)氣體在使用過程中盡量減少引人的 不確定度,以獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù).作為用戶則應(yīng)當(dāng)樹立標(biāo)準(zhǔn)氣體就是計量器具的觀念,明確選擇標(biāo)準(zhǔn)氣體的原則,以保證測量數(shù)據(jù)的可靠.一般而言,在選擇標(biāo)準(zhǔn)氣體時有以下四點要求:
1、編號 確認(rèn)該標(biāo)準(zhǔn)氣體是否具有定級證書和 生產(chǎn)許可證，并持有國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局的統(tǒng)一編號，一級標(biāo)準(zhǔn)氣體為GBW纟XXXXXX，二級標(biāo)準(zhǔn)氣體為GBW（E）XXXXXX，必要時可向全國標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理委員會辦公室查詢。
2、組成 標(biāo)準(zhǔn)氣體的組成與被測樣品相同或相近，對某些原理的分析方法（有些物質(zhì)不同的分析方法因其分析的機(jī)理不同，分析結(jié)果有所差異）組成不同會 響應(yīng)值產(chǎn)生差異，但是出于被測對象的紛繁及標(biāo)準(zhǔn)氣體品種所限，有時難于做于完全一致，在這種況下應(yīng)選擇組成盡可能相近的標(biāo)準(zhǔn)氣體，并通過可告方法考核其定量的準(zhǔn)確性。
4、不確定度 標(biāo)準(zhǔn)氣體一旦選擇，其不確定度對被測組分的結(jié)果而言就成為 系統(tǒng)誤差。因此，從不確定度合成的角度考虎慮，不確定度越小越好，如果其數(shù)值比預(yù)期分析結(jié)果小三倍，則可忽略不計。
分析方法
分析標(biāo)準(zhǔn)氣體的方法很多，但常用的主要有： 氣相色譜法、化學(xué)發(fā)光法、非 色散紅外法以及用于微量水和微量氧分析的其他方法。
氣相色譜法適用于氫氣、 氧氣、 氮?dú)?/a>、氬氣、 氦氣、一氧化碳、二氧化碳等 無機(jī)氣體，甲烷、 乙烷、 丙烯、及C3以上的絕大部分有機(jī)氣體的分析。通過 直接法、濃縮法、反應(yīng)法等樣品處理技術(shù)的應(yīng)用，分析的含量范圍為10-9~99.999%。所以，氣相色譜法也是分析標(biāo)準(zhǔn)氣體中應(yīng)用最多、最普遍的方法。
化學(xué)發(fā)光法
化學(xué)發(fā)光法是利用某些化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象對組分進(jìn)行分析的方法，具有靈敏度高，選擇性好，使用簡單方便、快速等特點。因些，適用于硫化物、 氮氧化物、氨等標(biāo)準(zhǔn)氣體的分析。
非色散紅外分析法
非色散紅外 氣體分析器是利用不同的氣室和檢測器測量混合氣體中的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氨、甲烷、 乙烷、 丙烷、 丁烷、 乙炔等組分的含量。非色散紅外氣體分析器主要由 紅外光源、試樣室、濾波器、 斬波器、檢測器、放大器及數(shù)據(jù)顯示裝置組成。
在高純氣體的分析中，幾乎所有的 高純氣體（高純氧除外）中都要求準(zhǔn)確測定其中微量氧的含量。由于大氣中含有大量的氧，準(zhǔn)確測定高純氣體中微量氧乃至痕量氧，是氣體分析中的難點之一。隨著氣體工業(yè)和儀器工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)外分析儀器廠家已生產(chǎn)出不同原理的微量氧分析儀
比對方法
為了保證所制備的標(biāo)準(zhǔn)氣體量值的準(zhǔn)確性和可比性，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行量值比對。比對的形式有方法比對、實驗室之間的比對、國際比對等。
方法比對，最常見的是用 重量法制備的標(biāo)準(zhǔn)氣體。為了防止稱量時的流失，通常采用 氣相色譜法進(jìn)行分析比對，以保證制備的標(biāo)準(zhǔn)氣體的 不確定度在合理的范圍內(nèi)。一般說來，重量法制備標(biāo)準(zhǔn)氣體的不確定度優(yōu)于1%，如果用氣相色譜法分析，比對結(jié)果偏差優(yōu)于2%，應(yīng)逐級查找原因，以保證量值的準(zhǔn)確性。實驗室之間的比對、國際比對應(yīng)由牽頭實驗室與二、三個提名比對實驗室與二、三個提名比對實驗室擬定詳細(xì)的比對技術(shù)方案。
比對的技術(shù)方案應(yīng)包括：
1、樣品的詳細(xì)描述；
2、運(yùn)輸過程的注意事項；
3、比對實驗室在接收樣品時應(yīng)采取的措施；
4、比對開始前應(yīng)進(jìn)行的檢驗，如壓力等；
5、比對分析時使用標(biāo)準(zhǔn)的條件；
6、比對結(jié)果的說明；
7、如何估處 不確定度；
8、參加比對的每個標(biāo)準(zhǔn)對 SI單的 溯源性；
9、比對結(jié)果與牽頭實驗室溝通的時間表；
10、比對經(jīng)費(fèi)；
11、比對結(jié)果的報告格式。
比對結(jié)果
參加比對的實驗室必須盡可能快地向牽頭實驗室報告比對結(jié)果，最遲在比對測量完成后六個星期將測量結(jié)果、 不確定度以及所需信息，以技術(shù)方案中給出的比對結(jié)果的報告格式交給牽頭單位。
注意事項
1、可燃?xì)怏w的爆炸限
從安全的角度出發(fā)，在制備標(biāo)準(zhǔn)氣體之前，必須對標(biāo)準(zhǔn)氣體混合的可行性進(jìn)行研究。特別要考慮各組分氣體的 爆炸極限，在制備由可燃?xì)怏w和氫氣（或 氧氣）組成的標(biāo)準(zhǔn)氣體時，要注意組分 氣體含量是否超過爆炸限的問題。否則在制備過程中，可能發(fā)生爆炸事故。
爆炸限是 可燃性氣體的重要技術(shù)數(shù)據(jù)。在配制含有可燃?xì)怏w組分的標(biāo)準(zhǔn)氣體前，必須了解該組分的爆炸限，以確保安全
要了解各組分的飽和蒸氣壓及其他性能，考虎是否會產(chǎn)生冷凝作用、標(biāo)準(zhǔn)氣體中組分與 鋼瓶同僻壁材質(zhì)之間的作用、各組分間的反應(yīng)等。
3、標(biāo)準(zhǔn)氣體中組分之間的反應(yīng)
標(biāo)準(zhǔn)氣體在制備之前，應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)氣體中各組分間是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（即化學(xué)穩(wěn)定性問題），實際上必須搞清楚哪些氣體組分不能化學(xué)匹配，否則，制備出的標(biāo)準(zhǔn)氣體量值不準(zhǔn)確，甚至可能會發(fā)生爆炸事故。
4、標(biāo)準(zhǔn)氣體中組分與鋼瓶（容器）材料的反應(yīng)
在制備標(biāo)準(zhǔn)氣體之前，還應(yīng)考慮組分氣體與 鋼瓶及閥門所用材質(zhì)是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（如氧化、腐蝕、吸附等）問題，以便保證標(biāo)準(zhǔn)氣體的穩(wěn)定性。依據(jù)組分氣體與包裝容器材質(zhì)的相容性，選用不同材質(zhì)的鋼瓶和瓶閥來儲裝標(biāo)準(zhǔn)氣體。
另外，在往氣瓶中充入每一個組分之前，配氣系統(tǒng)各管路應(yīng)抽成真空，或者用待充的組分氣體反復(fù)進(jìn)行增壓—減壓來置換清洗閥門和管路，直到符合要求為止。為了避免先穩(wěn)量的組分氣體的損失，在往氣瓶中充入第二個組分時，該組分氣體的壓力應(yīng)遠(yuǎn)高于氣瓶中的壓力。為了防止組分氣體的反擴(kuò)散，在充完每一個組分后，在 熱平衡的整個期間應(yīng)關(guān)閉氣瓶閥門，然后進(jìn)行稱量。
種類
石油化工標(biāo)準(zhǔn)氣體
儀器儀表校準(zhǔn)氣
可燃?xì)怏w報警標(biāo)準(zhǔn)氣
環(huán)氧乙烷殺菌氣
電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氣
檢漏示蹤標(biāo)準(zhǔn)氣
環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)氣體
電子標(biāo)準(zhǔn)氣體
車輛尾氣檢測標(biāo)準(zhǔn)氣
檢驗檢疫標(biāo)準(zhǔn)氣體
燃?xì)饩邷y試標(biāo)準(zhǔn)氣體
VOC測定標(biāo)準(zhǔn)氣體
低濃度活性組分標(biāo)準(zhǔn)氣
醫(yī)療醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)氣體
激光標(biāo)準(zhǔn)氣 電光源標(biāo)準(zhǔn)氣
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)
標(biāo)準(zhǔn)氣體是引有氣體工業(yè)名詞，標(biāo)準(zhǔn)氣體屬于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是高度均勻的，良好穩(wěn)定和量值準(zhǔn)確的測定標(biāo)準(zhǔn)，它們具有復(fù)現(xiàn)，保存和傳遞量值的基本作用，在物理，化學(xué)，生物與工程測量領(lǐng)域中用于校準(zhǔn)測量儀器和測量過程，評價測量方法的準(zhǔn)確度和檢測實驗室的檢測能力，確定材料或產(chǎn)品的特性量值，進(jìn)行量值仲裁等。
標(biāo)準(zhǔn)氣體的 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)—— 標(biāo)準(zhǔn)氣體是物質(zhì)的一個態(tài)。氣體與液體一樣是流體：它可以流動，可變形。與液體不同的是氣體可以被壓縮。假如沒有限制（容器或力場）的話，氣體可以壙散，其體積不受限制。標(biāo)準(zhǔn)氣體氣態(tài)物質(zhì)的原子或分子相互之間可以自由運(yùn)協(xié)。氣態(tài)物質(zhì)的原子或 分子的動能比較高。標(biāo)準(zhǔn)氣體有實際氣體和 理想氣體之分。標(biāo)準(zhǔn)氣體理想氣體被假設(shè)為氣體分子之間沒有 相互作用力，氣體分子自身沒有體積，當(dāng)實際氣體壓力不大，分子之間的平均距離很大，氣體分子本身的體積可以忽略不計，溫度又不低，導(dǎo)致分子的平均動能較大，分子之間的吸引力相比之下可以忽略不計，實際氣體的行為就十分接近理想氣體的行為，可當(dāng)作理想氣體來處理。以下內(nèi)容中討論的全部為理想氣體，但不應(yīng)忘記，實際氣體與之有差別，用理想氣體討論得到的結(jié)論只適用于壓力不高，溫度不低的實際氣體。
標(biāo)準(zhǔn)氣體理想氣體方程 pv=nRT標(biāo)準(zhǔn)氣體遵從 理想氣體狀態(tài)方程是理想氣體的基本特征。理想氣體狀態(tài)方程有四個變量——?dú)怏w的壓力P、氣體的體積 V、氣體的物質(zhì)的量N以及溫度T和一個常量（氣體常為R）,只要其中三個變量確定， 理想氣體就處于一個狀態(tài)，因而該方程叫做理想氣體裝態(tài)方程。標(biāo)準(zhǔn)氣體溫度T和物質(zhì)的量N 的單位是固定不變的，分別為K和 MOL，而氣體的壓力P和體積V的單位卻有多種取法，這時，狀態(tài)方程中的常量R的取值（包括單位）也就跟著改變，在進(jìn)行運(yùn)算時，千萬要注意正確取用R值：P的單位V的單位R的取值（包括單位）
不確定度定義
標(biāo)準(zhǔn)氣體在研制過程中的質(zhì)量如何，在分析比對方法中分析誤差如何．標(biāo)準(zhǔn)氣體在有效期內(nèi)穩(wěn)定性如何以及瓶內(nèi)壓力降低后的影響如何．均需要用 不確定度來評價。由于不確定度是評價標(biāo)準(zhǔn)氣體研制水平的指標(biāo)，是判定標(biāo)準(zhǔn)氣體質(zhì)量的依據(jù)。
標(biāo)準(zhǔn)氣體不確定度的定義 [5] 作為定量屬性的不確定皮概念在廣泛意義上是指測量結(jié)果的不肯定． 也可以理解為：測量結(jié)果帶有的一個參數(shù)，用以表征合理賦予被測盤值的 分散性。測鹽不確定度一般包含若干分鹽，其中一些分量可用測量列結(jié)果的 統(tǒng)計分布評定，并以實驗標(biāo)準(zhǔn)
偏差來表征，也被稱為A 類分量、A 類評定或A 類 不確定度；另一些分量也可用標(biāo)準(zhǔn)偏差來表征的成分，是基于經(jīng)驗或其它信息的取定 概率分布估算出來的，被稱為B 類分量、B 類評定或8 類不確定度．而展伸不確定度般最多給出二位 有效數(shù)字，中間計算的不確定度可多取位。在實際工作中理解不確定度的商念、正確運(yùn)用估計不確定度的方法，往往可以使我們得到個有意義的測量結(jié)果。
標(biāo)準(zhǔn)氣體在進(jìn)樣中的注意事項
標(biāo)準(zhǔn)氣體的特殊性，對采樣有著特殊的要求，很多使用者由于采樣的不規(guī)范，使得數(shù)據(jù)偏差很大，在這里我提供樣品取樣應(yīng)該注意的幾個方面：
1、取樣管線的選擇，由于膠管使用起來很方便，很多傳統(tǒng)的進(jìn)樣管線都采用此類，但是眾所周知，膠管對大部分有機(jī)氣體，和含硫類的氣體吸附性非常強(qiáng)，而且它的滲透性也很強(qiáng)，所以使用各類膠管來采樣是不可取的，對分析數(shù)據(jù)造成很大偏差。建議根據(jù)不同的氣體性質(zhì)采用銅管、不銹鋼管、 四氟管而對于含硫的標(biāo)準(zhǔn)氣和樣品氣最好采用內(nèi)涂石英的不銹鋼管。
2、樣品氣的置換，由于標(biāo)準(zhǔn)氣都要經(jīng)過 減壓器和管線后才能取樣，要準(zhǔn)確取樣必須將減壓器和管線進(jìn)行充分的置換，這種置換不是簡單意義上的吹掃。因為減壓器的 死體積很大，不斷將鋼瓶閥打開關(guān)閉反復(fù)3次以上，每次將減壓器里的氣體排盡，然后再吹掃系統(tǒng)才能正確取樣。
3、進(jìn)樣管線的氣密性，進(jìn)樣管線的泄漏，對樣品的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有很大影響，對低濃度氧氣的影響更大。所以一定要嚴(yán)格檢查取樣管線的氣密性。
4、試圖從 標(biāo)準(zhǔn)氣體鋼瓶中把標(biāo)準(zhǔn)氣取到取樣袋或其他容器中，然后再從容器中取樣分析，是最不可取的，這樣造成了 二次污染。使得樣品氣的數(shù)據(jù)不能真實的表現(xiàn)出來。
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