CN109708943A - 一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，采用氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备装置进行制备，该装置包括混匀室、转移瓶、原料瓶和氮气瓶，混匀室内设有机械搅拌混匀机构，混匀室外设有加热装置，原料瓶和氮气瓶下分别设有质量比较仪。具体步骤包括计量、转移、混匀等，通过计量转移的方式可以无损失的快速将常温常压下为液体的三氯一溴甲烷转移至混匀室中，保证了标准气体的精确性。同时采用加热+叶片混匀，保证了标准气体具有良好的均匀性。通过低于饱和蒸汽压存储的方式，保证了标准气体具有良好的时间稳定性。

Description

一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法

技术领域

本发明属于气体标准物质的研制制备领域，尤其是涉及一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法。

背景技术

标准物质(RM)reference material(RM)：是一种已经确定了具有一个或多个足够均匀的特性值的物质或材料，作为分析测量行业中的“量具"，在校准测量仪器和装置、评价测量分析方法、测量物质或材料特性值和考核分析人员的操作技术水平，以及在生产过程中产品的质量控制等领域起着不可或缺的作用。标准物质量值的特性和基本要求包括准确性、均匀性和稳定性，不同级别的标准物质对其均匀性和稳定性以及用途都有不同的要求。标准物质可以是纯的或混合的气体、液体或固体。在分析化学中，标准物质是溯源链的主要组成单元。三氯一溴甲烷是一种无色澄清重质液体。具有类似氯仿的气味。对光敏感，可以用于有机合成杀虫剂的制备和作Hunsdiecker反应的溶剂，也用作潜艇舱室的泡沫、干粉、二氧化碳或雾状水灭火剂中。而在潜艇舱室中，对三氯一溴甲烷浓度具有一定的允许值(GJB11)。为保障官兵生命安全，对舱室中的三氯一溴甲烷气体浓度进行检测是很有必要的。在检测时，为了保证气体报警器或气体检测仪的量值准确，需要获得符合准确性、均匀性和稳定性的三氯一溴甲烷气体标准物质。而目前三氯一溴甲烷气体标准物质未见报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，可以为三氯一溴甲烷气体报警器或气体检测仪的校准提供可靠依据。

本发明完整的技术方案包括：

一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，其特征在于，采用氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备装置进行制备，该装置包括混匀室、转移瓶、原料瓶和氮气瓶，所述原料瓶内装有三氯一溴甲烷原料。其中混匀室上设有压力表和温度传感器，混匀室内设有机械搅拌混匀机构，混匀室外设有加热装置，混匀室连接转移瓶一侧，转移瓶另一侧通过三通阀分别连接原料瓶和氮气瓶，原料瓶和氮气瓶下分别设有质量比较仪。该机械搅拌混匀机构包括连接座和转轴，转轴上设有叶片。具体步骤包括计量、转移、混匀等：

其中三氯一溴甲烷原料的转移与计量为：三氯一溴甲烷原料置于原料瓶内，原料瓶置于质量比较仪上，记下转移前的读数M₀(单位为克)，并开启三通阀与原料瓶之间的通路，以注射的方式将一定量的三氯一溴甲烷注入转移瓶中，关闭三通阀与原料瓶之间的通路，记下转移后的读数M₁(单位为克)，此时转移瓶中三氯一溴甲烷的质量为M＝M₀-M₁。

氮气的转移与计量：氮气瓶置于电子秤上，记下转移前的读数m₀(单位为克)，开启三通阀与氮气瓶之间的通路，氮气进入三通阀，并驱动液态的三氯一溴甲烷原料进入混匀室，随后继续加入一定量的氮气，关闭三通阀与氮气瓶之间的通路，记下转移后的读数m₁(单位为克)，此时氮气转移的质量为m＝m₀-m₁。完成三氯一溴甲烷原料和氮气的转移与计量。

转移完成后，对混匀室进行加热，使室内温度升高到100-120℃，使三氯一溴甲烷气化，同时开启混匀室内的机械搅拌混匀机构，带有叶片的转轴转动，对气体进行混匀。

检验合乎标准后，将标准气体注入钢瓶中，计算三氯一溴甲烷在室温下的饱和蒸气压P₀，并使得钢瓶中所储存标准气体中的三氯一溴甲烷的分压P低于P₀。

为保证所制得的气体标准物质的准确度，对配制标准物质所用的三氯一溴甲烷原料的纯度检测，可以采用现有的纯度检测方法如气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICPMS法、离子色谱法或DSC等方法测定三氯一溴甲烷原料的纯度。

转移之前，对包括混匀室、转移瓶、连接管路、三通阀等气路系统进行清洗，去除其中可能干扰检定的杂质，清洗结束后采用纯度大于99.99％的高纯氮气进行吹扫，驱除其中的气体，随后对整个气路系统抽真空。

混匀完毕后，采用气相色谱法(ECD)对标准物质进行均匀性检验、稳定性考察。

本发明相对于现有技术的优点在于：本方法填补了国内空白，通过计量转移的方式可以无损失的快速将常温常压下为液体的三氯一溴甲烷转移至混匀室中，保证了标准气体的精确性。同时采用加热+叶片混匀，保证了标准气体具有良好的均匀性。通过低于饱和蒸汽压存储的方式，保证了标准气体具有良好的时间稳定性。

附图说明

图1为氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备装置结构示意图。

图中：1-混匀室，2-转移瓶，3-原料瓶，4-氮气瓶，5-机械搅拌混匀机构，6-加热装置，7-三通阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

采用氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备装置，该装置包括混匀室1、转移瓶2、原料瓶3和氮气瓶4，原料瓶内装有三氯一溴甲烷原料。其中混匀室上设有压力表和温度传感器，混匀室内设有机械搅拌混匀机构5，混匀室外设有加热装置6，混匀室连接转移瓶一侧，转移瓶另一侧通过三通阀7分别连接原料瓶和氮气瓶，原料瓶和氮气瓶下分别设有质量比较仪。该机械搅拌混匀机构包括连接座和转轴，转轴上设有叶片。

以配制10×10^-6mol/mol的氮中三氯一溴甲烷气体标准物质为例，对本发明公开的方法进行进一步说明。

本发明所公开了的氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，具体来说包括计量、转移、混匀等，首先为保证所制得的气体标准物质的准确度，必须首先保证配制原料的纯度符合要求，因此要对配制标准物质所用的三氯一溴甲烷原料的纯度检测，可以采用现有的纯度检测方法如气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICPMS法、离子色谱法或DSC等方法测定三氯一溴甲烷原料的纯度。

随后对包括混匀室、转移瓶、连接管路、三通阀等气路系统进行清洗，去除其中可能干扰检定的杂质，清洗结束后采用纯度大于99.99％的高纯氮气进行吹扫，驱除其中的气体，随后对整个气路系统抽真空。

三氯一溴甲烷原料的转移与计量：三氯一溴甲烷原料置于原料瓶内，原料瓶置于质量比较仪上，记下转移前的读数M₀(单位为克)，并开启三通阀与原料瓶之间的通路，以注射的方式将三氯一溴甲烷，当质量比较仪的读数M₁＝M₀-0.01983克时停止注射，关闭三通阀与原料瓶之间的通路。

氮气的转移与计量：氮气瓶置于质量比较仪上，记下转移前的读数m₀(单位为千克)，开启三通阀与氮气瓶之间的通路，氮气进入三通阀，并驱动液态的三氯一溴甲烷原料进入混匀室，随后继续加入氮气，当质量比较仪的读数m1＝m₀-280.130g时，关闭三通阀与氮气瓶之间的通路。完成三氯一溴甲烷原料和氮气的转移与计量。

由于三氯一溴甲烷在常温下为液态，注射进转移瓶后，其很难像气体一样全部无残留的进入混匀室，因此本发明设计了采用三通阀，以稀释气体推动吹扫的方式使其进入，能够保证完全无残留进入，同时使用的吹扫气体即为稀释气体，不会影响配制结果，同时总的氮气用量可以通过质量比较仪计量的方式获得，保证了精确性，混匀室上的压力表对室内压力进行监控。

转移完成后，开启混匀室内的机械搅拌混匀机构，带有叶片的转轴转动，对气体进行混匀，由于三氯一溴甲烷在常温下为液态，因此如果常温下混匀，只能待其自行挥发为气体，所经历的时间非常长，因而本发明采用在混匀室外设有电阻加热装置，在混匀时进行加热，使室内温度升高到100-120℃，使三氯一溴甲烷气化，显著降低混匀时间，同时机械搅拌混匀机构带有叶片，形成对流，同时高温环境更有利于混合气体的均匀性，混匀室上的温度传感器对室内温度进行监控。通过以上方式，既保证了混匀的效率，显著降低了时间，同时高温下气体分子活动更加活跃，可以使混合更加均匀，提高了标准气体的均匀性。

混匀完毕后，采用气相色谱法(ECD)对标准物质进行均匀性检验、稳定性考察。

检验合乎标准后，将标准气体注入GB5099中规定的标准钢瓶中，根据如下公式计算三氯一溴甲烷在室温下的饱和蒸气压P₀：

lgP₀＝-52.23B/T+C

式中：P₀为三氯一溴甲烷的饱和蒸气压，单位为毫米汞柱；T为绝对温度，单位为开尔文，此处取25+273.15＝298.15K。A、B、C为常数，其中A取6.90328～6.92776，B取1163.03～1165.59，C取220.0～227.4。

并使得钢瓶中所储存标准气体中的三氯一溴甲烷的分压P低于P₀，采用这种方式，可以使配制好的标准气体中的三氯一溴甲烷在常温下保持气态，提高了气体的稳定性。

所用的公式为以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，其特征在于，采用氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备装置进行制备，该装置包括混匀室、转移瓶、原料瓶和氮气瓶，所述原料瓶内装有三氯一溴甲烷原料。其中混匀室上设有压力表和温度传感器，混匀室内设有机械搅拌混匀机构，混匀室外设有加热装置，混匀室连接转移瓶一侧，转移瓶另一侧通过三通阀分别连接原料瓶和氮气瓶，原料瓶和氮气瓶下分别设有质量比较仪。该机械搅拌混匀机构包括连接座和转轴，转轴上设有叶片。具体步骤包括计量、转移、混匀等：

其中三氯一溴甲烷原料的转移与计量为：三氯一溴甲烷原料置于原料瓶内，原料瓶置于质量比较仪上，记下转移前的读数M₀(单位为克)，并开启三通阀与原料瓶之间的通路，以注射的方式将一定量的三氯一溴甲烷注入转移瓶中，关闭三通阀与原料瓶之间的通路，记下转移后的读数M₁(单位为克)，此时转移瓶中三氯一溴甲烷的质量为M＝M₀-M₁。

氮气的转移与计量：氮气瓶置于电子秤上，记下转移前的读数m₀(单位为克)，开启三通阀与氮气瓶之间的通路，氮气进入三通阀，并驱动液态的三氯一溴甲烷原料进入混匀室，随后继续加入一定量的氮气，关闭三通阀与氮气瓶之间的通路，记下转移后的读数m₁(单位为克)，此时氮气转移的质量为m＝m₀-m₁。完成三氯一溴甲烷原料和氮气的转移与计量。

转移完成后，对混匀室进行加热，使室内温度升高到100-120℃，使三氯一溴甲烷气化，同时开启混匀室内的机械搅拌混匀机构，带有叶片的转轴转动，对气体进行混匀。

检验合乎标准后，将标准气体注入钢瓶中，计算三氯一溴甲烷在室温下的饱和蒸气压P₀，并使得钢瓶中所储存标准气体中的三氯一溴甲烷的分压P低于P₀。

2.如权利要求1所述的一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，其特征在于，为保证所制得的气体标准物质的准确度，对配制标准物质所用的三氯一溴甲烷原料的纯度检测，可以采用现有的纯度检测方法如气相色谱法、卡尔·费休库仑法、ICPMS法、离子色谱法或DSC等方法测定三氯一溴甲烷原料的纯度。

3.如权利要求1所述的一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，其特征在于，转移之前，对包括混匀室、转移瓶、连接管路、三通阀等气路系统进行清洗，去除其中可能干扰检定的杂质，清洗结束后采用纯度大于99.999％的高纯氮气进行吹扫，驱除其中的气体，随后对整个气路系统抽真空。

4.如权利要求1所述的一种氮中三氯一溴甲烷气体标准物质的制备方法，其特征在于，混匀完毕后，采用气相色谱法(ECD)对标准物质进行均匀性检验、稳定性考察。