ГОСТ Р ИСО 6144-2008 Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Статический объемный метод

     6 Методика приготовления градуировочной газовой смеси

6.1 Определение вместимости смесительной камеры

На практике существует несколько способов определения вместимости смесительной камеры. Основной составляющей вместимости является внутренний объем пустой емкости, который обычно измеряют путем заполнения ее водой или другой жидкостью известной плотности, затем определяя увеличение массы емкости за счет заполнения ее жидкостью. Однако возможно использование других методов, если они имеют требуемую точность. В соответствии с этим объемы устройств внутри смесительной камеры определяют, например, путем измерения их геометрических размеров или использования метода вытеснения жидкости. Затем для определения вместимости камеры вводят поправки на объемы этих дополнительных устройств. Поправки на объемы некоторых устройств (таких как устройство для перемешивания газов) приведут к уменьшению вместимости, а других (таких как манометр и выпускные трубки, ведущие к запорным вентилям) приведут к ее увеличению.

Измерения объемов устройств, образующих собственно смесительную камеру (см. 5.1), могут проводиться при разной температуре. В подобном случае при необходимости следует вносить поправки для приведения измеренных объемов к одной и той же температуре окружающего воздуха. Может потребоваться внесение дальнейших поправок (если они значительные), если полностью собранную камеру со всеми устройствами используют при различных температурах.

6.2 Подготовка смесительной камеры перед использованием

Новая смесительная камера обычно заполнена окружающим воздухом, который может содержать загрязняющие вещества на уровне следов, что может повлиять на точность градуировочной газовой смеси. Кроме того, на внутренней поверхности камеры может образоваться слой, содержащий загрязняющие вещества, которые могут вступать в реакцию с компонентами, подаваемыми в смесительную камеру. Поэтому перед использованием необходимо провести предварительную обработку смесительной камеры во избежание возможного загрязнения градуировочной газовой смеси. Обработку проводят путем вакуумирования камеры до давления ниже 5·10 Па (5 мбар). Затем заполняют камеру фоновым газом, используемым для приготовления градуировочной газовой смеси, до давления в камере выше атмосферного. Затем к выходному отверстию смесительной камеры подсоединяют приборы для измерения содержания загрязняющих веществ, находящихся в воздухе (например, газоанализаторы, контролирующие содержание SO, NO, CO и углеводородов). Приборы должны иметь достаточно низкий предел обнаружения для определения значимости содержания целевых газообразных примесей, находящихся в фоновом газе в смесительной камере в конкретное время. Подают фоновый газ на вход и регистрируют содержание обнаруженных примесей.

Процедуру, включающую вакуумирование смесительной камеры с последующим ее заполнением фоновым газом, повторяют несколько раз или пока содержание всех соответствующих газообразных примесей не будет ниже содержания, при котором исключается значительное загрязнение градуировочных газовых смесей, приготавливаемых в камере. Если это не может быть достигнуто, то очищают смесительную камеру другим способом или вводят соответствующую поправку на примеси при вычислении содержания целевого компонента в газовой смеси.

Если подобный анализ примесей, присутствующих в фоновом газе, является единственным проводимым анализом, то пределы обнаружения используемых газоанализаторов должны соответствовать верхним пределам содержания примесей, которые могли бы находиться в градуировочной газовой смеси. В подобном случае содержания, соответствующие этим пределам обнаружения, должны быть учтены при определении расширенной неопределенности приготовленной градуировочной газовой смеси. Однако в случаях, когда проводят дополнительный более чувствительный анализ примесей другими способами, в расширенную неопределенность градуировочной газовой смеси должны быть включены результаты именно этого анализа.

Возможно, что смесительная камера после предварительной обработки в соответствии с приведенной выше процедурой не будет использована в течение длительного периода времени. В подобном случае смесительную камеру повторно заполняют выбранным фоновым газом при давлении выше атмосферного для сведения к минимуму дальнейшего загрязнения, которое может возникнуть из-за попадания газообразных загрязняющих веществ из окружающего воздуха.

Затем приготавливают градуировочную газовую смесь в соответствии с приведенной ниже процедурой.

6.3 Заполнение смесительной камеры фоновым газом

Сначала с помощью вакуумного насоса (см. 5.1.2) вакуумируют смесительную камеру до остаточного давления (обычно до 5·10 Па), при котором возможное загрязнение смеси компонентами оставшегося газа не будет оказывать значительное влияние на точность и стабильность окончательной градуировочной газовой смеси. Затем через линию подачи газа (см. 5.1.3) камеру заполняют выбранным фоновым газом до давления приблизительно на 0,1·10 Па (0,1 бар) выше атмосферного. Температура фонового газа в смесительной камере будет выше температуры окружающего воздуха (из-за адиабатического сжатия). Поэтому дают пройти времени, чтобы температура газа пришла в равновесие с температурой смесительной камеры и окружающего воздуха.

Примечание - Разница температуры в 0,2 °С будет приводить к неопределенности (относительной) результирующего значения объемной доли компонента менее 0,1% значения содержания. Поэтому на практике достаточно обеспечить, чтобы температура фонового газа и температура окружающего воздуха не отличались более чем на 0,2 °С.

После того, как температура фонового газа придет в равновесие с температурой внешней среды, давление фонового газа в смесительной камере снижают до атмосферного, открывая запорный вентиль, подсоединенный к клапану для сброса давления (см. 5.1.7). Записывают значения температуры и давления газа в смесительной камере для их последующего использования при определении содержания градуировочной газовой смеси.

6.4 Определение необходимого объема целевого компонента

Необходимый объем целевого компонента, который должен быть введен в смесительную камеру, вычисляют на основе требуемого состава окончательной газовой смеси, вместимости самой смесительной камеры и заданного окончательного давления газа в смесительной камере. Когда необходимо впрыснуть жидкость, важно знать, по крайней мере приблизительно, плотность целевого компонента в жидкой фазе, с тем чтобы получить требуемое содержание в газообразном состоянии, которое имеет место в градуировочной газовой смеси.

Точность, с которой известна вместимость шприца, и утечки в окружающий воздух через иглу или прокладки шприца будут вносить вклад в общую точность градуировочной газовой смеси. Пример метода, используемого для экспериментального определения объема газа в шприце, для демонстрации герметичности шприца и для определения количества потери газа через иглу приведен в приложении В.

Выбирают шприц подходящей вместимости для приготовления окончательной газовой смеси с заданной неопределенностью содержания компонента. В большинстве случаев будет необходимо ввести компонент с использованием выбранного шприца несколько раз. Неопределенность окончательной объемной доли компонента обычно сводят к минимуму, используя шприц, позволяющий ввести компонент для градуировки в смесительную камеру за минимальное число раз. Однако на практике выбор шприца будет также зависеть от доступности подходящих шприцев с требуемой неопределенностью вместимости. Записывают необходимое число вводов.

6.5 Заполнение шприца целевым компонентом
     

    6.5.1 Газообразные целевые компоненты

При использовании газообразных целевых компонентов для заполнения шприца применяют устройство, описанное в 5.3. Затем выполняют следующие действия.

Сначала перекрывают запорный вентиль баллона с целевым компонентом. Затем с помощью вакуумного насоса вакуумируют всю систему, включая емкость, до достаточно низкого давления, обеспечивая таким образом, чтобы оставшийся в емкости газ не оказывал значительного влияния на содержание или стабильность окончательной газовой смеси.

Примечание - Обычно считают достаточным остаточное давление примерно 1·10 Па (1 мбар). Однако на практике оно зависит от типа приготавливаемой газовой смеси и содержания целевого компонента. Поэтому при оценке неопределенности содержания целевого компонента в газовой смеси рекомендуется учитывать требуемый уровень остаточного давления газа.

Перекрывают запорный вентиль между вакуумным насосом и емкостью и заполняют емкость целевым компонентом до давления приблизительно 1,4·10 Па (1,4 бар). Повторно вакуумируют емкость и снова заполняют ее целевым компонентом. Повторяют этот процесс очистки достаточно большое число раз, с тем чтобы в емкости с целевым компонентом не осталось газообразных примесей. После последнего заполнения проверяют, чтобы давление газа в емкости было достаточным для заполнения шприца.

Примечание - Необходимо принимать соответствующие меры предосторожности, обеспечивающие удаление из устройства опасного целевого компонента безопасным способом.

Вводят иглу выбранного пустого мерного шприца через мембрану (см. 5.3.4) в емкость. Затем поднимают и опускают поршень шприца достаточное число раз, чтобы промыть шприц целевым компонентом и при этом не осталось значимого загрязнения.

Заполняют шприц полностью, вытягивая поршень до упора. Затем извлекают иглу шприца из мембраны и надавливают на поршень до тех пор, пока в шприце не останется заданный объем компонента (предпринимая по возможности соответствующие меры по предотвращению опасного выброса целевого компонента в атмосферу).

6.5.2 Жидкие целевые компоненты

Методика заполнения выбранного мерного шприца жидкостями в принципе является более простой по сравнению с заполнением газообразными целевыми компонентами. Однако она должна быть такой, чтобы при заполнении шприца в него не попали в значительных количествах загрязняющие вещества, в том числе воздух.