16种挥发性有害有机物混合标准气体研制
第!! 卷第" 期#$$%年" 月
中国测试技术
&’()*+,*-./,+,)00,&’)12134
5678!! )689:;
9B 种挥发性有害有机物混合标准气体研制
谭和平! 孙登峰! 方
摘
正! 马天
! 中国测试技术研究院#四川成都B9$$#9"
要! 采用称量法配制了异丁烷$二氯甲烷$苯等9B 种室内挥发性有害有机物的混合标准气体#各物质浓度为
9EEF #平衡气为氮气%标准气体采用天平称量定值#通过实验室内和实验室间气相色谱法比对分析考察其配制准确
性#并通过各物质浓度随时间及瓶内压力的变化考察了其浓度的均匀性和稳定性%结果表明我们研制生产的室内挥发性有害有机物混合标准气体量值准确#均匀性$稳定性好#各项技术指标满足国家对二级标准物质的要求%关键词! 重量法&混合标准气体&定值&均匀性&稳定性中图分类号! 0OMM
文献标识码! *
文章编号! 9B%#D?MP?" #$$%#$9D$$$9D$?
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9引言
组分太多将明显增加对色谱柱分离性能的要求#阻碍了相关分析方法及标准气体的应用和推广%
为了突破配制多类多组分标准气体的技术难关#并配制一种专门针对室内空气中挥发性有害有机物的混合标准气体#开展了氮中异丁烷$二氯甲烷$苯等9B 种室内主要挥发性有害有机物混合标准气体的研制工作#并考察了其均匀性$稳定性及定值不确定度%
居室和其他公共建筑物内空气中的挥发性有机物! 51&" 越来越多#主要包括甲醛$烷烃类$卤代烃和苯系物等挥发性有害有机物>9! ?@%这些物质严重地危害着人类健康>A@%为了计量这些物质在空气中的浓度及检测校准计量仪器#迫切需要相应标准物质%
目前国内仅能制备单组分或同类多组分标准气体#制备多类多组分混合标准气体现在尚属空白>B#%@%这是因为配制这类标准气体技术难度大#要求高C 传统的渗透法和扩散法一般适用于无机标准气体配制#用于有机气体配制的方法少&钢瓶的吸附作用严重影响低浓度有机标准气体配制&同一类物质之间性质相近#不易发生化学反应#而不同种类气体物质相互混合#容易发生化学反应%尽管国外相关标准气体种类较为齐全#但其组分并非都为我国室内空气中普遍存在的主要有害物质%混合标准气
收稿日期! =$$BD$?D"=$收到修改稿日期! =$$BD$BD$P基金项目! 国家科技部社会公益专项! =$$=S(O"$$!M" 作者简介! 谭和平! "MA%D"#男#重庆市人#研究员#享受国务院政府津贴专家%
#实验部分
#89材料
! 9" 纯物质’异丁烷$二氯甲烷$正己烷$三氯甲烷$98989D 三氯乙烷$苯$四氯化碳$三氯乙烯$甲苯$四氯乙烯$乙苯$间D 二甲苯$对D 二甲苯$苯乙烯$邻D 二甲苯$癸烷$高纯氮气&!=" 9EEF 有证01D9? 标准气体! 扩展不确定度A " #-EGHIJKF 3;LGL (
标准气体配制系统&03D!#$O 精密机械天平
!
中国测试技术!""#年$月
称量! !%&’" 感量$%(’#$电子天平$)*++,罐%硅烷化处理&$-./012#%3!,45自动进样装置$-./012
别封装于已知重量的梨形小安培瓶内" 重复称量确定在!62内安培瓶质量无明显变化" 并将其置入65铝合金钢瓶并对钢瓶抽真空" 打碎安培瓶" 充入高纯氮气配制成所需浓度混合标准气体’
将上述两种高浓度标准气体作为原料气通过重量法配制成$FF(氮中异丁烷, 二氯甲烷, 正己烷, 三氯甲烷, $B$B$4三氯乙烷, 苯, 四氯化碳, 三氯乙
表$组分异丁烷二氯甲烷正己烷三氯甲烷
室内挥发性有害有机物混合标准气体浓度准确性
配制值! FF(" 分析值! FF("
误差! #"
#$%%预浓缩装置$-./01267%%动态稀释仪$,’890./7:;%?! +)毛细管柱&$,’890./?;#38.0@/质谱仪’!A3标准气体的配制!B3BC 配制原理
向气瓶中充入已知浓度或纯度气体组分的前后" 分别称量气瓶质量! 若气瓶已充入其它气体组分" 气瓶质量指气瓶及其内气体的总质量&’两次称量的质量差即为所加入组分的质量" 并以此按下式计算该组分的浓度! 用摩尔分数表示&’
$B%7$B%$%B;;$B%3$B%3$B%%$B%$$B%$$B%%$B%$$B%$$B%$$B%$$B%$$B%$$B%6
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三氯乙烷
苯四氯化碳三氯乙烯甲苯四氯乙烯乙苯间4二甲苯对4二甲苯苯乙烯邻4二甲苯癸烷
式中(! " *)*为第8种组分的摩尔分数$
**为第8种组分的质量$$" *
**为第8种组分的摩尔质量$&" *
**为配制标准气中组分气体和稀释气体’*的种类数+
!B3B! 配制过程
高浓度%混合#标准气体配制(! 按重量法D:E配
制:%FF(" $%%FF(摩尔比浓度异丁烷标准气体%65铝合金钢瓶#$" 配制:%FF(" $%%FF(摩尔比浓度其余组分混合标准气体***按照计算值将各组分分
表! 组分异丁烷二氯甲烷正己烷三氯甲烷三氯乙烷
苯四氯化碳三氯乙烯甲苯四氯乙烯乙苯间4二甲苯对4二甲苯苯乙烯邻4二甲苯癸烷
室内挥发性有害有机物混合标准气体外单位比对分析结果
四川环境监测中心站
四川大学分析测试中心
北京疾病控制中心
国家标物研究中心
配制值分析值相对偏差配制值分析值相对偏差配制值分析值相对偏差配制值分析值相对偏差
%FF(#! FF(" %FF(#! FF(" %FF(#! FF(" %FF(#! FF(" GHI GHI GHI GHI
CB%CCB%%%B#!CB%!CB%%%B;;CB%%CB%%%B;;CB%%CB%%CB%%CB%%CB%%CB%%CB%%
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第!! 卷第" 期谭和平等&"$种挥发性有害有机物混合标准气体研制表! 组分异丁烷二氯甲烷正己烷三氯甲烷
室内挥发性有害有机物混合标准气体配制精密度
配制值分析值" 分析值>分析值! 分析值:分析值+;006$;006$;006$;006$;006$;006$
!
烯! 甲苯! 四氯乙烯! 乙苯! 间#二甲苯! 对#二甲苯! 苯乙烯! 邻#二甲苯! 癸烷等"$组分室内挥发性有害有机物混合标准气体"
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" " " " "#三氯乙烷
苯四氯化碳三氯乙烯甲苯四氯乙烯乙苯间#二甲苯对#二甲苯苯乙烯邻#二甲苯癸烷
!
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结果与讨论
标准气体浓度的准确度采用&’(#)*
"+方法,-. 对配制标
准气体进行分析#美国/[1**********]9公司生产的)*":混合标准气体; 可溯源到
产的烷烃类标准气体; 有证标准物质$校准浓度分析结果见表" #外单位实验室比对分析结果见表>" 所配制"$组分室内挥发性有害有机物混合标准气体的分析误差; 表" 及表>$表明我们研制的标准气体定值及不确定度估计准确"
!%>标准气体浓度的精密度
配制"$组分"006室内挥发性有害有机物混
"
#
合标准气体$瓶#使用其中" 瓶标准气体当作样品#使用其余+瓶标定#结果见表! "
表! 显示各组分的相对标准偏差?/@! +%A$B#说明"$组分室内挥发性有害有机物标准气体的配制精密度好"
JG2KLM4M613K8I1#H1IN1I1
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图"
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)G61;6MI3K $
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!%!标准气体浓度的稳定性
瓶内标准气体组分随时间和压力变化的稳定
>%D"%$O M I 21I 3483G M I ; 006$"%>
瓶内组分浓度随时间变化
性对其保存和使用十分重要#为此考察了标准气体各组分随时间和压力变化的浓度变化情况" 瓶内异丁烷! 二氯甲烷和苯随时间和压力的浓度变化情况分别如图" 和图>所示"
图" ! 图>显示#异丁烷! 二氯甲烷和苯随着时间和压力变化#浓度变化在测试误差范围内" 按照上述方法#不同时间各物质测试浓度的相对标准偏差?/@为>%"BC+%$B%不同压力各物质测试浓度的相对标准偏差?/@为D%EABC>%$DB" 上述结果表明各物质可以在瓶内稳定保持半年以上#且使用过程中不受压力变化影响"
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组分浓度随瓶内压力变化
A
!%:扩展不确定度
中国测试技术
!""#年$月
表0室内挥发性有害有机物混合标准气体各组分扩展不确定度! ! 3! "
组分配制浓度! %&’(%&’"
扩展不确定度
异丁烷$)$*+)!二氯甲烷$),-.). 正己烷$)$$+)/三氯甲烷$),0#)1三氯乙烷
$),$.)+苯$),,#)!四氯化碳$),$#)+三氯乙烯$)$*+)+甲苯$),,#)0四氯乙烯$),$#)+乙苯$),$#)1间2二甲苯$),!+)/对2二甲苯$),$+).苯乙烯$),$+)1邻2二甲苯$),$+)#癸烷
$)$$
+)/
! ! ! ! 根据! 标准气体研制过程中的不确定度估算和
表示方法" 的报道4$,5#从标准气体配制过程的不确定度$稀释过程的不确定度$分析方法测量结果的不确定度$标准气体均匀稳定性的不确定度等分量对研制的标准气体进行了不确定评价#各组分的扩展不确定度%表0&" %! 3! &为.).67+)16’
0结论
上述研究结果表明#研制的$88%室内挥发性有害有机物混合标准气体量值准确$配制精密度高#各组分在瓶内能够稳定保存#使用过程中各组分浓度不受放置时间和瓶内压力变化影响(该标准
气体的各项性能指标均能满足国家二级标准物质要求#能够为室内挥发性有害有机物检测和相关仪器检定校准提供有力保障(
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