氨氣檢測(cè)儀標(biāo)氣的配制

由于氨氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，極易與氧、水分、包裝容器材料發(fā)生反應(yīng)而使?jié)舛劝l(fā)生變化，這些氣體以往都是用安瓿瓶、飽和蒸氣壓等方法少量配制，不宜長途運(yùn)輸及長期貯存，且成本很高。二十世紀(jì)八十年代美國NIST及一些特氣公司如SCOTT等通過實(shí)驗(yàn)，研制出鋼瓶的內(nèi)涂層技術(shù)，并已成功地投入。該技術(shù)有效地防止了活性氣體與鋼瓶內(nèi)壁發(fā)生反應(yīng)，使得氣體穩(wěn)定性增大。我國的上海、北京等幾個(gè)的氣體公司，借助國外技術(shù)，也已開始這項(xiàng)技術(shù)的研究，并有少批量的產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)，但氣體的穩(wěn)定性只限于半年zui長不超過一年，配制濃度低時(shí)（如10^-6級(jí)）保存時(shí)間更有局限性。

本項(xiàng)目組對(duì)氣體來源的五種渠道：購置有證標(biāo)準(zhǔn)氣體、使用純氣作為原料氣用高壓配氣裝置配制氣體、氨氣發(fā)生器、飽和蒸汽壓法、安瓿瓶配氣法等進(jìn)行了理論論證及試驗(yàn)研究。

(1) 飽和蒸汽壓法

使用分析純氨水揮發(fā)稀釋配制而得到所需濃度的氣體。

實(shí)際配制中，用微量注射器取1～4μl氨水加入到10升鋁箔氣袋內(nèi)，然后用氣體泵定量向氣袋內(nèi)通入10L清潔空氣，充分振蕩使氣體混合均勻，配制成32×10^-6mol/mol～128×10^-6mol/mol氨氣/空氣。配制好的氨氣用納氏試劑分光光度法比對(duì)、定值?？疾榻Y(jié)果表明此法配制的氨氣濃度與理論值相差較大，配制理論濃度為45.35μg/L（即l64×10^-6mol/mol）氨氣，實(shí)際測(cè)定濃度僅為24.54μg/L（6次測(cè)定均值）。而且該法配制的不同批次配制的氣體濃度差異較大，連續(xù)配制的三袋濃度為22.67μg/L氨氣，化學(xué)比對(duì)測(cè)定結(jié)果zui高為12.60μg/L，而zui低僅為7.85μg/L。因此，該法只能少量配制，不宜長期貯存，且配氣的重復(fù)性較差，增加了濃度比對(duì)的工作量。

(2) 安瓿瓶配氣法

已知一定量的氨氣密封在安瓿瓶中，使用特別工具將其在一定容積的容器內(nèi)打碎，獲得已知濃度的氣體。昂貴的安瓿瓶增加了氣體的成本，且玻璃器皿易碎，不宜于長途運(yùn)輸。

(3) 氨氣發(fā)生器

    目前，國內(nèi)外的氨氣發(fā)生器供應(yīng)商較多，產(chǎn)品性能不一，有些發(fā)生器發(fā)生的氣體的濃度誤差較大，超出5%的范圍，氣體濃度也存在波動(dòng)性。國外產(chǎn)品的質(zhì)量較好，但主機(jī)及其消耗配件（發(fā)生單元模塊）的昂貴價(jià)格也制約了此類儀器的推廣使用。

(4) 購置有證標(biāo)準(zhǔn)氣體

目前北京、上海、濟(jì)南、江蘇等地的氣體公司已有少批量的產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)，氣體的有效期一般為半年。實(shí)驗(yàn)中，從北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司購買的50ppm的氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體（4L內(nèi)涂層鋼瓶裝），用納氏試劑分光光度法進(jìn)行量值比對(duì)，并考查標(biāo)準(zhǔn)氣體的穩(wěn)定性。50×10^-6mol/mol的氨標(biāo)氣化學(xué)比對(duì)測(cè)定濃度為53.7×10^-6mol/mol（7次測(cè)定均值），量值符合較好。目前，對(duì)所購買的氨標(biāo)氣進(jìn)行5個(gè)多月的穩(wěn)定性考查實(shí)驗(yàn)，定期對(duì)其氨氣濃度進(jìn)行化學(xué)比對(duì)測(cè)定，結(jié)果表明氨標(biāo)氣濃度一直保持穩(wěn)定。因此，用內(nèi)涂層鋼瓶裝的氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體可以進(jìn)行長時(shí)間存放使用。

(5) 使用純氣作為原料氣用高壓配氣裝置配制氣體

    安工院針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體配制技術(shù)的研究始于2004年，引進(jìn)法國TBT公司氣體混合裝置的設(shè)計(jì)原理，并根據(jù)本單位檢測(cè)工作的實(shí)際特點(diǎn)和需要，開發(fā)成功了精密氣體混合裝置，2005年今，已有包括甲烷、丁烷、硫化氫、一氧化碳、氧氣等16種類別的氣體取得了國家質(zhì)監(jiān)總局頒發(fā)的《制造計(jì)量器具許可證》，在標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制和質(zhì)量控制方面培養(yǎng)了一批技術(shù)過硬的隊(duì)伍，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

利用已有的精密氣體混合裝置，使用濃度為99.999%液氨通過質(zhì)量法自配制低濃度的氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體，用化學(xué)法進(jìn)行量值比對(duì)，并考查了自配制氨標(biāo)準(zhǔn)氣體的重復(fù)性和穩(wěn)定性。配制過程采用兩級(jí)稀釋法，先由液氨配制成5000×10^-6mol/mol左右的氨氣中間氣，再用氨氣中間氣作原料氣配制更低濃度（如25×10^-6mol/mol）的氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體。用上述方法連續(xù)配制三瓶25×10^-6mol/mol的氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體，用化學(xué)法比對(duì)定值，考查氣體配制的重復(fù)性。將它們長期放置并定期進(jìn)行化學(xué)比對(duì)，考查配制氣體的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，所配制三瓶25×10^-6mol/mol氨標(biāo)準(zhǔn)氣的化學(xué)比對(duì)濃度分別為26.75×10^-6mol/mol、24.43×10^-6mol/mol、24.74×10^-6mol/mol，與理論值符合較好。氣體分別放置2、3、5、10、15、30天后進(jìn)行化學(xué)比對(duì)測(cè)定，氨氣濃度值基本沒有變化，多天測(cè)定濃度值之間的RSD分別為1.3%、1.5%、2.8%，說明氣體穩(wěn)定性非常好。此外，還對(duì)標(biāo)氣的配制過程和化學(xué)比對(duì)過程進(jìn)行了量傳研究，考查了過程中所引入的各種不確定度，評(píng)定結(jié)果表明配制過程和化學(xué)比對(duì)過程的擴(kuò)展不確定度均控制在2.5%以內(nèi)，保證了量值溯源可靠。

因此，自行配制的氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣無論是在量值準(zhǔn)確性還是在氣體的重復(fù)性和穩(wěn)定性方面均能夠滿足氨氣報(bào)警儀檢驗(yàn)的要求。