氮中二氧化硫气体标准物质的研制

Ｘ
１０咱
ｕ啪。／Ｓ０２＝２￣／（１．５％）２＋（１．４８％）２＋（１．０６％）２＝４．７２％
六．结论 按照ＧＢ５２７４—８５的要求用称量法制备中二氧化硫浓度为３０００×１０‘６气体标准物质，用气 相色谱法对其进行了均匀性试验，证明该气体标准物质的均匀性良好；用气相色谱法对其进行 了为期一年的稳定性考察，结果表明该气体标准物质的稳定性良好。以国家二级标准物质为 基准用气相色谱法对我们制备的标准气体比对分析其数据完全吻合．相对不确定度为５％。
关系到产品的使用期限，我们用色谱法对氮中二氧化硫浓度为３０００×１０－６的标准气体进行了
为期一年的稳定性考察，考察结果表８： 表８：氮中二氧化硫标准气体稳定性考察结果
８３
技术论谈篇 分析日期
氦中氧
００６４９＃ ×１０—６ｍｏＩ／ｍｏｌ ３０５ｌ ３０４２ ３０６ｌ ３０５８
２００１—８一１７
２００ｌ—１２—２２
１
标准物质名称 氮中二氧化硫
浓度范围（ｍｏｌ／ｍ０１）
３０００×１０’６
对于上述气体标准物质，我们均采用称量法进行制备．然后用国家标准物质中－ｔ：，－－－级标物 比对分析测试我们配制的标准气体，并为其定值。 １．分析测试仪器及配气设备 为了保证我们配制的气体标准物质获得准确可靠的配制结果，我们引进了一批国内外先 进的分析测试仪器及配气设备： 分析仪器：ＴＨＥＲＭＯＱＵＥＳＴ（ＦＰＤ—ＴＣＤ）热导一氢火焰色谱仪。 配气设备：美国ＶＯＬＡＮＤ ＨＣＥｌ００ＧＨ质量天平（感量１００ｒａｇ）。 ２．包装容器及其处理 （１）包装容器：采用８Ｌ铝合金气瓶。 （２）气瓶预处理： Ａ．按照《压力容器安全监察规程》和＜气瓶安全监察规程）选取在使用期限内的合格气瓶。 Ｂ．气瓶加热干燥抽真空：气瓶加热温度为８０。Ｃ，抽真空时间２小时后，用ＵＳＩ—ｌＢ微量水 分析仪测定水份含量达到要求值（见表２）。 表２：气瓶加热干燥抽真空后水份含量 序号
１１４７ｌ
色谱峰面积
Ｘ４ Ｘ５ Ｘ６
面积平均值
Ｘ
面积测定的标准偏差Ｓ 面积测定的相对标准偏差Ｓ／Ｘ
１６０３０ １．４８％
Ｉ．０６％
将所得数据加以分析得出样品００４６９并的含二氧化硫标准值为：
Ｃ啪．Ｓ０２＝１０７６８７１／１０７９７１７×３０６０×１０咱＝３０５０
该样品００４６９撑的总wenku.baidu.com对不确定度为：
载气一Ｈｅ
载气流速一３０ｒｎＬ，曲
热导池工作温度：１７０℃ 表１０用国家二级标准物质为氮中二氧化硫样品定值测定的数据 样品编号
Ｘｌ ）（２ Ｘ３ ０４４５２４＃ １０６３５８２ １０６３４２９ １１０５４５５ １０８５６２ｌ １０７４５５８ １０８５６５６
１０７９７１７
００４６９＃ １０７３６９４ １０６２５６９ １０９５２４０ １０８２６５４ １０６８５２４ １０７８５４６ １０７６８７１
ｘ
１０“的标准气体，分别对其进行了滚
从表６可以看出，氮中二氧化硫滚动均匀需２小时完成。 ２．降压试验
气体标准物质配好成，随着使用时气瓶内压力下降。其气体中有效组份浓度是否有变化，
需通过试验来证明。我们对氮中二氧化硫进行降压稳定试验。考察结果见表７ 表７：氮中二氧化硫降压试验结果 压力Ｍｐａ
０２４６４＃ ９．Ｏ ７．０ ５．０ ３．０ ２．０ ０．５
本方法适用于配制浓度范围为１０．３ｓＸ≤１的混合气。
Ｘｉ－而ｎｉ＝＿．．ｎｉ……。（１）
式中：ｉ、ｊＥ［１，Ｐ］，ｉ≠ｊ ｐ一混合气中组份的总数目；
混合气（混合气ａ）浓度ｘ；由下式计算：
ｉ、ｊ一混合气组份的符号。摩尔浓度分别为ｘｉ、Ｘｊ； ｎｉ一组份ｉ的摩尔数（本文的摩尔，基本单元是分子；而质量以克／摩尔为单位）。质量为
２００２—３一１４
２００２—６—７
五．气体标准物质的定值及相对不确定度的计算
１．上述气体标准物质的定值采用ＧＢ５２４７—８５（气体分析一标准混合气体的制备一称量
法＞中规定的称量法进行制备．然后用国家标准物质中心二级标物比对分析测试我们配制的标 准气体，并为其定值。 ２．国家二级标准物质的技术指标： 表９国家二级标准物质的技术指标 名称 标准编号 ＧＢＷ（Ｅ）０８０２４４ 样品编号
ｍ ｌ＝６．１８ ｌ ０２４６４ ｍ ｌ＝５．８８ ｍ ２＝８５２．７８
稀释次数
瓶号 充入瓶内气体质量ｇ 使用公式
所含Ｓ０２的量ｔｏｏｌ 所含Ｓ０２、Ｎ２的总量ｍｏｌ
ｍ ２＝８９６．１４
（１） Ｏ．０９“５
３２．０８３ ３００６
Ｘ
（１）
Ｏ．０９１７７ ３０．５３０８ ３００６
Ｘ
Ｎ２中Ｓ０２的浓度（ｔｏｏｌ／ｔ００１） 三．气体标准物质的均匀性试验 １．均匀性试验
８４
ｔ
Ｎ２中ｓｃｈ
×１０—６ｒ册ｌ／ｍｏＩ
２９６０
３０２０
２８９５
２８６６
２９５４
２８８９
由以上的降压试验结果可以看出，氮中二氧化硫在气瓶压力改变时有效组份浓度一直均 匀不变。且最低使用力为０．５Ｍｐａ。 四．气体标准物质的稳定性考察 气体标准物质充装在铝合金气瓶内。其有效组份含量随时间的变化其浓度是否稳定直接
数之差，为充人气瓶内该气体组份的质量。再充入稀释气体，便制得一种混合气。
为了避免称量过小量的气体，对所配混合气中每个组份的浓度要规定一个浓度下限，如欲
配制的浓度低于规定的下限时则用一种已知质量气体来稀释先前配得的混合气。稀释可反复
进行，直至１０．６摩尔浓度。混合气中某组份的摩尔浓度，定义为该组份摩尔数与所有组份摩 尔数总和之比。 混合气中某组份的摩尔浓度按下列方法计算。 ４．１一次稀释法
ｌ
．一
瓶号
００６４９
０２４６４
真空度（表压）
一Ｏ．１ＭＰａ
水份含量（ｍｏｉ／ｍ０１）
３×１０‘６ ２．８×１０—６
８Ｉ
２
—０．１ＭＰａ
技术论谈篇 Ｃ．气瓶清洗：气瓶在加热干燥抽真空完毕后，进行两次负压冲洗，即向加热干燥真空好的 气瓶中充入高纯氮至表压为零。然后抽真空至真空度为２Ｐａ，如此再重复一次。 经过上述处理后的气瓶，可以用来配制标准气体。 ３．原料气分析 高纯氮为我公司产品，高纯二氧化硫为北京氦普北分公司产品，原料气分析结果如下： 表３：高纯氮杂质分析结果 杂质
０４４５２４群
标准值
３０６０×１０．６
相对不确定度％
３
ｌ氮中二氧化硫
３．实验条件
氮中二氧化硫３０００×１０“标准气体采用意大利ＴＨＥＲＭＯＱＵＥＳＴ（ＦＰＤ—ＴＣＤ）热导色谱仪、 表９所列出的国家二级标准物质。进行比对分析测定。 意大利卡拉尔巴热导色谱仪工作条件： 色谱柱一柱长３Ｍ的ＰＱ柱，柱径Ｉ／８” 柱温一８０℃
技术论谈篇
氮中二氧化硫气体标准物质的研制
武汉钢铁集团氧气有限责任公司 谭若明
摘
ｍｏｌ／ｍｏｌ
罗
锋
要
用称量法研制了瓶装的氮中二氧化硫气体标准物质。其组分浓度为３０００×１０。６
・
关键词
氮中二氧化硫
气体标准物质
称量法
比对分析
一．前言 气体标准物质作为气体检测的计量标准广泛应用于大型乙烯企业、石油化工、电子、冶金、 医疗卫生、环境监测、科学研究等领域，为了更好地推广气体标准物质应用，满足国内用户的需 求．为我国改革开放、科技进步作出贡献．本课题研制了氮中二氧化硫气体标准物质．其组分浓 度为３０００×１０～ｔｏｏｌ／ｔｏｏｌｏ 二．气体标准物质的制备 本课题研制的氮中二氧化硫气体标准物质浓度范围如下表： 表ｌ：本课题研制的气体标准物质 序号
１０—６
１０—６
气体标准物质使用前必须均习，否则其数据将不可靠。因此气体标准物质的均匀性试验 尤其重要。我们配制了两瓶氮中二氧化硫浓度为３０００ 动均匀试验，试验结果见表６： 表６：氮中二氧化硫均匀试验结果 滚动时间ｍｉｎ 标准气体 瓶号
００６４９＃ Ｓ０２ ０２４６４撑 ３０ ３２２０ ３１１２ ６０ ３１０４ ３０８０ ９０ ３０９０ ３０５０ １２０ ３０７５ ２８９８ １５０ ３０８４ ２９５０ １８０ ３０７０ ２９４８
中二氧化硫浓度为３０００×１０“的标气采用一次稀释法制备。配气天平为ＨＣＥｌ００ＧＨ精密天
８２
技术论谈篇 平．最大称量１００Ｋｇ，感量１０ｒａｇ，机码０—１０９，环境温度１８—２５＇ｔ３。表５为制备该气体时的质量
‘
记录和计算结果：
’
表５：氮中二氧化硫浓度为３０００×１０“配气结果计算表
Ｉ ００６４９
０２ Ｈ２ Ｈ２０
含量（×１０。６ｔｏｏＬ／ｔ００１）
≤３
≤１
Ｎ２
≤５ ≤３
≥９９．９９９％
总碳
表４：高纯二氧化硫杂质分析结果 杂质
Ｈ２０
含量（ｔｏｏｌ／ｍ０１）
≤０．０３％ ≤０．０５％
ｓ０２ ＞９９．９％
残渣 ４．制备方法
气瓶在充入一定量已知浓度的预制组份气体的前后用精密电子天平称量，两次称量的读
ｍ，摩尔质量为Ｍｉ，则：ｎＩ＝詈
，，ｊ－－簋ｔｆｂ
ｊ的摩尔数。质量为ｍｊ，摩尔质量为Ｍｊ，则：ａｊ＝最
在下文以及误差计算中．也使用如下数量关系：
ｍ＝ｍｉ＋∑ｌｌｌｊ（混合气ａ的总质量）ｎ＝ｎ；＋∑ｎｉ（混合气ａ中的总摩尔数）
５．氮中二氧化硫标准物质的制备 采用ＧＢ５２４７—８５（气体分析一标准混合气体的制备一称量法）中的规程进行配气操作。氮