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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(cè)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(cè)量領(lǐng)域中用于校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器和測(cè)量過(guò)程,評(píng)價(jià)測(cè)量方法的準(zhǔn)確度和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力,確定材料或產(chǎn)品的特性量值,進(jìn)行量值仲裁等。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(guò)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(lái)校準(zhǔn),定標(biāo)生產(chǎn)過(guò)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。標(biāo)準(zhǔn)氣還可用于環(huán)境監(jiān)測(cè),有毒的有機(jī)物測(cè)量,汽車排放氣測(cè)試,天然氣BTU測(cè)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(lái)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10-6級(jí),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。
標(biāo)準(zhǔn)氣體分二元、三元和多元標(biāo)準(zhǔn)氣體。
標(biāo)準(zhǔn)氣體的定值
從理論上講,標(biāo)準(zhǔn)氣體的定值方法主要有兩種。一是直接測(cè)定法.即用定義法進(jìn)行測(cè)定。但迄今為止,人們還沒(méi)有找到適合于標(biāo)準(zhǔn)氣體定值的定義法,而且不少化學(xué)分析方法在氣體濃度低于lo-4時(shí)測(cè)量誤差很大,往往不能滿足定徽要求.二是間接測(cè)定法,即用質(zhì)量測(cè)定性(質(zhì)量比混合法)、壓力測(cè)定法(壓力比混合法)、體積測(cè)定法(體積比混合法)等物理測(cè)量法來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度值。換言之.對(duì)充入容器(高壓鋼瓶)中的標(biāo)準(zhǔn)氣體要按質(zhì)量測(cè)定法進(jìn)行測(cè)定,而對(duì)按標(biāo)準(zhǔn)氣體發(fā)生法配制的標(biāo)準(zhǔn)氣體則采用流量測(cè)定法進(jìn)行定值。不過(guò),這種物理測(cè)定法是以組分氣體和稀釋氣體能夠混合均勻、不同氣體混合后不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(組成變化)為前提的。有時(shí)單靠質(zhì)量測(cè)定法等物理方法不能準(zhǔn)確定值,所以,在標(biāo)準(zhǔn)氣體定值中多同時(shí)采用物于是測(cè)定方法和化學(xué)分析方法。
質(zhì)量比混合法是利用超大型高精密天平分別測(cè)量高純組分氣體和稀釋氣體,并定量混合而配制標(biāo)準(zhǔn)氣體的方法。它的特點(diǎn)是其質(zhì)量測(cè)定值可以追溯到國(guó)際千克原器,而且在配氣時(shí)不需要對(duì)氣體的壓力、溫度、粘度等參數(shù)進(jìn)行校正.因而測(cè)定值準(zhǔn)確可靠。但這種方法只靠質(zhì)量測(cè)定一種方法來(lái)確定濃度值,所以它是以天平的高精密度和鋼瓶?jī)?nèi)氣體的高度穩(wěn)定性為前提的。另外,鋼瓶質(zhì)量同組分氣體或稀釋氣體質(zhì)量相比大得多.而且砝碼與鋼瓶在大小、材料和密度上差異很大,因而需要很高的質(zhì)量測(cè)定技術(shù)。一般采用質(zhì)量測(cè)量范圍寬、測(cè)量精度又能夠滿足要求的大型精密大平,而且采用配重物替代稱量法。盡管質(zhì)量比混合法存在著一引起問(wèn)題,但它同其他方法相比,其準(zhǔn)確度高得多。
用質(zhì)量測(cè)定法確定標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度值的步驟如下:
(1)先用稀釋氣體將高壓鋼瓶清洗干凈,然后抽真空至10-2Pa以下,用天平準(zhǔn)確稱量高壓鋼瓶的質(zhì)量W0。
(2)向高壓鋼瓶填充所要配制的組分氣體并測(cè)定其質(zhì)量W1。
(3)再次向高壓鋼瓶填充稀釋氣體并稱量其質(zhì)量W2。
這時(shí),組分氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cm可按式求得
在測(cè)定大容量鋼瓶的質(zhì)量時(shí),由于砝碼與容器在表面狀態(tài)(例如粗糙、生銹、涂漆脫落等)、平均密度、體積大小等方面的問(wèn)題,都會(huì)給質(zhì)量測(cè)定帶來(lái)誤差。為了克服上述因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,可以采用替代稱量法,即選擇一個(gè)在大小、村料和外表面狀態(tài)上與充入氣體的容器極其相似的替代容器,在充所隧后進(jìn)行測(cè)量,并以此來(lái)抵消測(cè)定環(huán)境帶來(lái)的影響。用質(zhì)量測(cè)定法(質(zhì)量比混合法)確定的標(biāo)準(zhǔn)值與質(zhì)譜法的測(cè)定結(jié)果比較一致,但該法不適于微量混合的標(biāo)準(zhǔn)氣體或化學(xué)反應(yīng)性很強(qiáng)的氣體。