CN106769370B - 一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体标准物质的配制方法，一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，包括第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICPMS法、离子色谱法和DSC法测定得到的丙烯腈原料的纯度；第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净、干燥和预饱和处理，然后分别称取第一步制成的丙烯腈和氮气，在考虑了空气密度、天平线性系数、拆卸钢瓶质量磨损等制得氮中丙烯腈原料气体；第三步，采用逐级稀释法，称取第二步制得的氮中丙烯腈原料气体，称取氮气，得到氮中丙烯腈气体标准物质；第四步，配置完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀。本方法填补了国内空白，具有较好的均匀性和时间稳定性。

Description

一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法

技术领域

本发明涉及一种气体标准物质的配制方法，特别涉及一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法。

背景技术

标准物质是一种计量器具，标准物质具有一种或多种足够均匀、很好确定的特性，用于校准测量装置、评价测量方法或给材料赋值的一种材料或物质。丙烯腈气体标准物质，用以保证丙烯腈气体报警器或丙烯腈气体检测仪的量值准确，保障生命与生产财产安全。丙烯腈是剧毒化合物，对空气中丙烯腈含量进行检测和报警具有重要意义，但目前国内外还没有气体丙烯腈气体标准物质相关研制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是①对丙烯腈原料进行纯度准确定值，②并配制出低浓度(2～5)×10^-6mol/mol)的均匀性、稳定性符合要求的丙烯腈气体标准物质。

包括如下步骤：

第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICPMS法、离子色谱法、DSC法测定得到的丙烯腈原料的纯度；

第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净、干燥和预饱和处理，然后分别称取第一步制成的丙烯腈和氮气，在考虑了空气密度、天平线性系数、拆卸钢瓶质量磨损等制得氮中丙烯腈原料气体；

第三步，采用逐级稀释法，称取第二步制得的氮中丙烯腈原料气体，称取氮气，得到氮中丙烯腈气体标准物质；

第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

所述第一步，运用质量平衡法和DSC法测得丙烯腈的纯度，其中运用气相色谱法测定苯丙醇胺、丙酮、丙烯醛、甲基丙烯腈、乙腈、噁唑、丙腈、甲苯、二氯丙烷、丁烯腈等相对于苯的校正系数，并运用苯纯度标准物质配制苯外标溶液，测定高纯丙烯腈中各杂质的含量总和，运用卡尔·费休法测得水分的含量，运用ICP-MS和离子色谱法测得的残渣含量，运用质量平衡法得出丙烯腈的纯度；并运用DSC法测定丙烯腈的纯度，取两种方法的加权平均值为纯度值，并得出扩展不确定度。

所述丙烯腈原料的纯度为99.2％。

运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀时，滚动时间为15min至60min。

所述氮中丙烯腈气体标准物质浓度为(2～5)×10^-6mol/mol。

所述高纯氮气的浓度为99.999v％或更高。

一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，包括如下步骤：

第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、残渣灼烧法测定得到的丙烯腈原料的纯度；

第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净和干燥处理，然后分别称取0.3762g的由第一步制成的丙烯腈和1128.60g的氮气，制得浓度为175×10^-6mol/mol氮中丙烯腈原料气体；

第三步，采用逐级稀释法，称取28.68g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈原料气体，称取968.76g的氮气，得到浓度为5.04×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体；再称取11.06g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体，称取998.52g的氮气，得到浓度为1.92×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体标准物质；

第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

所用配制方法得到的氮中丙烯腈气体标准物质。

运用气相色谱法测定了苯丙醇胺、丙酮、丙烯醛、甲基丙烯腈、乙腈、噁唑、丙腈、甲苯、二氯丙烷、丁烯腈等相对于苯的校正系数，并运用苯纯度标准物质配制了苯外标溶液，测定了高纯丙烯腈中各杂质的含量总和为0.0011g/g，运用卡尔·费休法测得水分的含量为0.0034632g/g，运用残渣灼烧法测得的残渣含量为0.0022g/g，运用质量平衡法和DSC法得出丙烯腈的纯度为0.992g/g；相对扩展不确定度为1％。

本发明分别采用气相色谱法、卡尔·费休库伦滴定法、ICPMS法和离子色谱法测定有机杂质、水分和无机杂质的含量，运用质量平衡法测定高纯丙烯腈原料的纯度，并运用DSC法测定丙烯腈的纯度。

本发明采用气相色谱法测定有机杂质含量时，运用苯纯度标准物质作为外标，通过确定各杂质的相对响应因子和测定条件的线性，对丙烯腈原料中各杂质含量进行准确赋值，使有机物含量溯源至国家一级标准物质苯纯度标准物质，保证了计量学溯源性。

其技术方案为：

一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，包括如下步骤：

第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、残渣灼烧法测定得到的丙烯腈原料的纯度；

第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净和干燥处理，然后分别称取0.3762g的由第一步制成的丙烯腈和1128.60g的氮气，考虑了空气密度、天平线性系数、拆卸钢瓶质量磨损等制得浓度为175×10^-6mol/mol氮中丙烯腈原料气体；

第三步，采用逐级稀释法，称取28.68g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈原料气体，称取968.76g的氮气，得到浓度为5.04×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体；

称取11.06g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体，称取998.52g的氮气，得到浓度为1.92×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体标准物质；

第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。滚动15min至60min，氮中丙烯腈气体标准物质含量的相对标准偏差为0.036％～0.303％。对不同浓度的氮中丙烯腈压力稳定性的F检验值均小于临界值F_α(0.05,6,28)＝2.45，表明均匀性检验合格；时间稳定性的统计检验的斜率均小于t_0.95，n-2与回归直线斜率不确定度的乘积，表明稳定性检验合格。均匀性和稳定性引入的最大相对标准不确定度分别为0.16％和0.23％。

进一步地，所述丙烯腈原料的纯度为99.2％。

有益效果：本发明提供的丙烯腈标准气体的制备方法简单可靠，大大降低了操作强度，解决了传统配置方法步骤繁琐、操作流程长、不确定度高的问题。本发明运用称量法配制的氮中丙烯腈气体标准物质，量值较低，填补了国内空白，解决了丙烯腈气体报警器无计量器具可用的现状，对于确保丙烯腈气体报警器和丙烯腈气体检测仪低浓度水平测定的量值准确，实用性强，利用本方法配制的丙烯腈标准物质均匀性和时间稳定性好，应用范围更广泛，均匀性和稳定性引入的最大相对标准不确定度分别为0.16％和0.23％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。

实施例1：配制浓度约为5.04×10^-6mol/mol压强为10MPa的氮中丙烯腈气体标准物质。第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICPMS法、离子色谱法和DSC法测定得到的丙烯腈原料的纯度，纯度为99.2％；第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净和干燥处理，分别称取0.3762g的由第一步制成的丙烯腈和1128.60g的氮气，制得浓度为175×10^-6mol/mol氮中丙烯腈原料气体；第三步，采用逐级稀释法，称取28.68g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈原料气体，称取968.76g的氮气，得到浓度为5.04×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体；第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

实施例2：配制浓度约为3.52×10^-6mol/mol压强为10MPa的氮中丙烯腈气体标准物质。第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、残渣灼烧法测定得到的丙烯腈原料的纯度，纯度为99.5％；第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净和干燥处理，分别称取0.3762g的由第一步制成的丙烯腈和1128.60g的氮气，制得浓度为175×10^-6mol/mol氮中丙烯腈原料气体；第三步，采用逐级稀释法，称取20.11g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈原料气体，称取981.56g的氮气，得到浓度为3.52×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体；第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

实施例3：配制浓度约为2.73×10^-6mol/mol压强为10MPa的氮中丙烯腈气体标准物质。第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、残渣灼烧法测定得到的丙烯腈原料的纯度，纯度为99.5％；第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净和干燥处理，分别称取0.3762g的由第一步制成的丙烯腈和1128.60g的氮气，制得浓度为175×10^-6mol/mol氮中丙烯腈原料气体；第三步，采用逐级稀释法，称取15.66g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈原料气体，称取990.71g的氮气，得到浓度为2.73×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体；第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

实施例4：配制浓度约为1.92×10^-6mol/mol压强为10MPa的氮中丙烯腈气体标准物质。第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、残渣灼烧法测定得到的丙烯腈原料的纯度，纯度为99.2％；第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净和干燥处理，分别称取0.3762g的由第一步制成的丙烯腈和1128.60g的氮气，制得浓度为175×10^-6mol/mol氮中丙烯腈原料气体；第三步，采用逐级稀释法，称取11.06g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈原料气体，称取998.52g的氮气，得到浓度为1.92×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体；第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

本发明分别采用气相色谱法、卡尔·费休库伦滴定法、ICPMS法和离子色谱法测定有机杂质、水分和无机杂质的含量，运用质量平衡法和DSC法测定高纯丙烯腈原料的纯度。采用气相色谱法测定有机杂质含量时，运用苯纯度标准物质作为外标，通过确定各杂质的相对响应因子和测定条件的线性，对丙烯腈原料中各杂质含量进行准确赋值，使有机物含量溯源至国家一级标准物质苯纯度标准物质，保证了计量学溯源性。

对上述实施例1-4采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性发现，滚动15min至60min时，氮中丙烯腈气体标准物质含量的相对标准偏差为0.036％～0.303％。对不同浓度的氮中丙烯腈压力稳定性的F检验值均小于临界值F_α(0.05,6,28)＝2.45，表明均匀性检验合格；时间稳定性的统计检验的斜率均小于t_0.95，n-2与回归直线斜率不确定度的乘积，表明稳定性检验合格。均匀性和稳定性引入的最大相对标准不确定度分别为0.16％和0.23％。

本发明的氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，运用称量法配制了丙烯腈气体标准物质，量值较低，对于确保丙烯腈气体报警器和丙烯腈气体检测仪低浓度水平测定的量值准确，实用性强，应用范围更广泛。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICPMS法、离子色谱法和DSC法测定得到的丙烯腈原料的纯度；

第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净、干燥和预饱和处理，然后分别称取第一步制成的丙烯腈和氮气，在考虑了空气密度、天平线性系数、拆卸钢瓶质量磨损制得氮中丙烯腈原料气体；

第三步，采用逐级稀释法，称取第二步制得的氮中丙烯腈原料气体，称取氮气，得到氮中丙烯腈气体标准物质；

第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，其特征在于，所述第一步，运用气相色谱法测定苯丙醇胺、丙酮、丙烯醛、甲基丙烯腈、乙腈、噁唑、丙腈、甲苯、二氯丙烷、丁烯腈相对于苯的校正系数，并运用苯纯度标准物质配制苯外标溶液，测定高纯丙烯腈中各杂质的含量总和，运用卡尔·费休法测得水分的含量，运用ICPMS法和离子色谱法测得残渣含量，运用质量平衡法和DSC法得出丙烯腈的纯度、扩展不确定度。

3.根据权利要求2所述的氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，其特征在于，所述丙烯腈原料的纯度为99.2％。

4.根据权利要求1所述的氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，其特征在于，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀时，滚动时间为15min至60min。

5.根据权利要求1或2所述的氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，其特征在于，所述氮中丙烯腈气体标准物质浓度为(2～5)×10^-6mol/mol。

6.根据权利要求1所述的氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，其特征在于，所述高纯氮气的浓度为99.999v％或更高。

7.一种氮中丙烯腈气体标准物质的配制方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，用气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICP-MS法、离子色谱法和DSC法测定得到的丙烯腈原料的纯度；

第二步，配原料气体前，先用高纯氮气对气瓶进行洁净和干燥处理，然后分别称取0.3762g的由第一步制成的丙烯腈和1128.60g的氮气，制得浓度为175×10^-6mol/mol氮中丙烯腈原料气体；

第三步，采用逐级稀释法，称取28.68g浓度为500×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈原料气体，称取968.76g的氮气，得到浓度为5.04×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体；再称取11.06g浓度为175×10^-6mol/mol的氮中丙烯腈气体，称取998.52g的氮气，得到浓度为1.92×10^{- 6}mol/mol的氮中丙烯腈气体标准物质；

第四步，配制完成后，运用机械滚动混匀法对气体标准物质进行混匀，并对低浓度氮中丙烯腈气体标准物质采用气相色谱法观察不同压力下的均匀性和时间稳定性。

8.根据权利要求1-7任一项所用配制方法得到的氮中丙烯腈气体标准物质。