1、前言
標準氣體(ti) 是儀(yi) 器、儀(yi) 表評價(jia) 標準過程中必不可少的基量物質,它具有複現、保存和量值傳(chuan) 遞等基本功能。改革開放以來,我國高科技事業(ye) 發展迅猛,極大地推動了我國計量標準物質的發展,尤其是我國幾大乙烯工程的相繼開車投產(chan) ,對各種標準氣體(ti) 的需求量激增。由於(yu) 標準氣體(ti) 製造具有投資少、見效極快的行業(ye) 特點,因此,目前我國進入該領域的人數逐年增多,使得標準氣體(ti) 市場出現了空前的競爭(zheng) 勢頭,並且這種情況愈演愈烈。競爭(zheng) 的結果使廣大標準氣體(ti) 使用者能主動、方便地購買(mai) 到價(jia) 格十分低廉的產(chan) 品,但同時也造成了本行業(ye) 利潤下滑,質量受到不同程度的影響。本文根據當今的市場特點,再次就我國標準氣體(ti) 存在的問題進行論述,希望得到廣大讀者的共鳴,以推動中國特氣行業(ye) 健康、穩定、有序地發展。
2、我國標準氣體(ti) 存在的問題
2.1高純原料氣體(ti) 難找
高純原料氣體(ti) 的質量對標準氣體(ti) 製備的準確性,起著至關(guan) 重要的作用。原料氣的不確定度是構成標準氣體(ti) 合成不確定度的極為(wei) 重要部分,因此,沒有高質量的高純原料氣,就根本製備不出高準度的標準氣體(ti) 。也正因如此,我國早在20世紀80年代,為(wei) 了標準氣體(ti) 製備的需要,原化工部對我國的高純氣體(ti) 研製給予了多年的資金支持,廣大特氣工作者為(wei) 此進行了氣體(ti) 合成、淨化、分析等係列工作,取得了驕人的成績。因此,我們(men) 從(cong) 標準物質目錄上可以找到多種早期批準的高純氣體(ti) 標準物質。
由於(yu) 高純氣體(ti) (如:高純有機氣體(ti) )用量小,品種雜,要求純度極高,且為(wei) 避免各淨化裝置相互玷汙,又不能相互合並共用,因此,在一切以市場為(wei) 中心的環境下,真正能靜下心搞好每種高純氣體(ti) 並非易事。近年來,由於(yu) 標準氣體(ti) 行業(ye) 競爭(zheng) 加劇,利潤下滑,標氣生產(chan) 廠對所用的高純原料氣進價(jia) 也十分計較,大量低價(jia) 的劣質原料氣也隨之出現,如將工業(ye) 硫化氫當成高純硫化氫出售。其實目前市麵所常見的硫化氫多為(wei) 硫加氫(S+H2一H2S)幹法合成的工業(ye) 級H2S,其中含有3%~5%的H2,如此高的雜質含量,對配製含H2S組分的標氣的影響是顯而易見的。市場上有用工業(ye) 溶解乙炔當作高純乙炔來配氣,由於(yu) 溶解乙炔含大量的溶劑——丙酮,因此,用戶時常抱怨乙炔標準氣不準。其實.乙炔中含丙酮多少取決(jue) 於(yu) 環境溫度,也就是說冬夏兩(liang) 季乙炔中含的丙酮差距較大,這就是客戶在冬夏兩(liang) 季采用相同濃度的兩(liang) 瓶標氣,卻存在很大誤差的原因。其結果是,用戶一直會(hui) 將不合格的產(chan) 品當成合格品,而真遇到合格品他們(men) 卻認為(wei) 是假貨。
2.2分析檢測儀(yi) 器不足
標準氣體(ti) 在配製前後,都需要分析檢測。近幾年標準氣體(ti) 組分正由“10-6向“lO-9發展,國產(chan) 儀(yi) 器、儀(yi) 表等價(jia) 格相對不高,但可靠性較差;進口儀(yi) 器質量稍好,但其價(jia) 格較為(wei) 昂貴,並且更新較快。標氣生產(chan) 時需要多種專(zhuan) 用的檢測儀(yi) 器,國外氣體(ti) 公司都擁有大量先進的檢測儀(yi) 器,因此,國外氣體(ti) 配氣程序中經常可以看到采用注射的方法。實際上,他們(men) 在配製時,為(wei) 避免多次稀釋造成的人力、物力的浪費,多采用上述方法配製,然後用高靈敏度的儀(yi) 器進行分析,而所用的儀(yi) 器是被有證標準物質(CaM)進行校準的。這種方法時常在N2-O2標氣製備中使用。如何解決(jue) 國內(nei) 標氣生產(chan) 廠因資金不足,導致儀(yi) 器匱乏的問題將是一個(ge) 長期難以解決(jue) 的問題。目前標氣市場競爭(zheng) 加劇,市場難做,奢想花上百萬(wan) 購買(mai) 進口儀(yi) 器,不是一般公司能做到的。儀(yi) 器不足或分析技術不過關(guan) ,是導致我國許多標準氣體(ti) 質量不高的重要原因之一。
2 .3活性組分急需解決(jue) 氣瓶處理技術
近幾年,催化劑活性越來越高,人們(men) 對所生活和工作的環境越來越重視,這要求活性標準物質如含硫、含氯、含氟、含氰化氫(HCN)、含氨的標準氣濃度越來越低。由於(yu) 這些氣體(ti) 化學活性極高,在一般氣瓶中,其穩定性很差。發達國家對氣瓶處理技術十分重視,各種處理技術各有特點。如:鍍鎳、鍍金、塗覆有機高分子。而我國僅(jin) 在“八五”期間開展過此方麵的工作,但時至今日,有些處理技術仍滿足不了市場的需求,如N2~10×10一C12以下濃度標氣的穩定性急需解決(jue) 。有許多標氣配製人員,對氣瓶處理重視不夠,加之用戶對此認識不清,這樣該換白鋼閥門的不換,該做塗層的也不做。這樣的標氣用於(yu) 校準報警儀(yi) 器,雖然一般情況下,看不出有問題,但這樣的報警儀(yi) 器無疑形同虛設。有的人認為(wei) 隻要進行所謂的預報和,就會(hui) 避免組分破“吃”的問題,但是,假如不進行配後的分析,有時仍將導致組分含量劇增。因此,盡早地進行氣瓶處理是配製穩定可靠活性標氣的重要前提。
2.4標準氣體(ti) 的定值
標準氣體(ti) 按重量法或其它方法製備後,需要采用分析進行複核或定值,尤其對於(yu) 那些在製備過程可能會(hui) 造成汙染、組分在高壓狀態下易被瓶壁吸附、組分之間可能相互作用的標氣。配製穩定後,對其含量進行評價(jia) 或再次定值是標氣製備過程中必不可少的重要過程。有的氣體(ti) 通過儀(yi) 器可以直接定值,如:氧分析儀(yi) 、水分析儀(yi) ,這些分析儀(yi) 器必須被法定計量較準,但有些組分必須用準確、可靠的標準物質定值。通常的做法是選用上一級標準物質來標定,如用一級標物來校準二級標物,或采購在本行業(ye) 有一定影響和資質,實力較強的單位的產(chan) 品來定值。由於(yu) 一級標物數量、品種較少,價(jia) 格昂貴,因此,在實際操作中,除為(wei) 了獲證的需要,廣大標氣同行很少購買(mai) 一級標物。由於(yu) 標氣品種繁雜,凡是有一定儀(yi) 器和經驗的氣體(ti) 生產(chan) 單位和技術人員,基本上都采用自定的方法來校準自配的標氣,有些單位用重量法配製的標氣來定值自配的標氣,采用這種方法實際上沒有太大的價(jia) 值。早在20世紀80年代,我國各大實驗室基本上都采用靜態容積法來配製標準氣體(ti) ,這種方法用來標定某些氣體(ti) 在今天仍有很大的意義(yi) 。我們(men) 曾多次對CO,CH,OH、丙烯腈、乙腈等組分標氣進行靜態容積法配製,效果不錯。同以往不同的是,在采用玻璃大球配氣時,對組分氣我們(men) 采用精密的注射法同差壓計相結合,而對平衡氣如:N2H2、Ar、He,我們(men) 則采用重量法,因為(wei) 大球的體(ti) 積多為(wei) 5000 mL以上,因此采用高精密天平,可以大大降低稱量誤差。重量法、靜態容積法,具有操作簡便、安全可靠、數值準確的優(you) 點,是一種十分值得推廣的定值方法。
3結論
通過廣大從(cong) 業(ye) 者的艱辛努力,中國標準氣體(ti) 取得了長足的發展,但同發達國家相比,仍有一定的差距,這些問題,需要政府有關(guan) 部門和廣大的科技工作者相互合作,共同解決(jue) 。唯有如此,中國的標氣行業(ye) 才能健康有序地發展。
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