标准气体分量值不确定度的分析
准气体的生产和使用面大量广,但是这些作为基准的标气体,其组份量值却常常很不标准,市场极其混乱,相同组分含量的标准气体(特别是含氧氮组分的标准气体)进行量值比对,其比对数据相差一倍以上的情况经常发生。
配制过程引入的标准气体量值不确定度主要是气瓶处理和配制过程的系统气密性及称重误差构成,配制不确定度可以通过提高配气设备的精密度和严格配制程序
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标准气体分量值不确定度的分析
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标准气体的生产和使用面大量广,但是这些作为基准的标气体,其组份量值却常常很不标准,市场极其混乱,相同组分含量的标准气体(特别是含氧氮组分的标准气体)进行量值比对,其比对数据相差一倍以上的情况经常发生。
配制过程引入的标准气体量值不确定度主要是气瓶处理和配制过程的系统气密性及称重误差构成,配制不确定度可以通过提高配气设备的精密度和严格配制程序给予降低或消除,例如采用精度的称量设备、性能的配气装置、符合要求的气瓶处理系统、严格的配气过程和实验室条件等。
分析过程导致配制的标准气体量值不确定度主要来源于以下向个方面:一是分析器采用的标准气体量值不准确;二是分析仪器的载气系统不能保证作为参考的基准零点气的量值为零;三是分析仪器的灵敏度达不到应有的检测精度,很多分析仪器的检测限都在0.1*10-6以上;四是分析仪器重现性不理想。
因此要通过建立一种数学方法,减小甚至消除由分析过程导致的标准气体分量值不确定度,在包装容器和配制过程造成的不确定度可以消除或确定量值的情况下,通过数学方法推算出所配制的标准本组分的量值,以解决我国近切需要的量值准确、可靠的标准气体的难题,并对自制的标准气体进行组分量值的推算。
标准气体配制装由气体充填装置、气体称量装置、气瓶及气瓶预处理装置组成。
1.气体充填装置及面板
气体充填装置由真空机组、电离真空计、压力表、气路系统、气路系统由高压、中压和低压真空系统三部分组成,使组分气体和稀释气体的充灌彼此独立,避免相互玷污。采用性能良好的阀门、压力表和真空计,尽量简化气路,减少接口,以保证系统的气密性能。采用特殊设计的气瓶连接件以减少磨损。
2.气体称量装置
组分气体的称量是制备标准气体的关键,由于气瓶本身质量较大(一般为2一20kg),而充人的组分气体质量相对较小(2-20g),因此对天平要求很高。需采用大载荷(20kg)、小感量(10mg)的高精密天平称量充人气瓶的原料气体,用电子天平[较大载荷(16kg)、感量(0.1g)]称量充人气瓶的稀释气体。为了准确称量质量很大的气瓶中所充填的很少量的气体,除了对天平有很高要求外,还要求保证一定的称量量(对于组分气体质量过于小的,采用多次稀释法配制)。在称量操作中必须采取各种措施以保证称量达到高准确度。
氮气在化学工业行业中作为保护气
由于
氮气有很好的化学稳定性,价格便宜,作为无氧、干燥的惰性介质,广泛用做保护、吹除、充填等气体,以使化学性质活泼的物质不受氧化,减少设备的腐蚀。
如在许多易然物质的反应器、贮罐中充入氮气,不但可以保护物料不受氧化,保持产量,还能保证安全,防止燃烧、燃爆事故发生。在聚合反应中充入氮气能保持催化剂的活性。在钢材轧制和金属热处理时充入氮气,可以减少金属在高温下的氧化,使表面光洁。在等离子电弧炉中充入氮气,生产氮化高速工具钢。在浮法玻璃生产过程中充入高纯氮气减少水汽污染,使表面光亮、蔬菜的代谢,使保存期增长。
在有色金属冶炼炉内充入氮气,可除低含氧量和湿度,减少氧化,提高产量。
在干燥剂与吸附剂再生时,用氮气作为吹除气可以在较高温度下再生,且省时、效果好。在电子工业中用氮气吹洗硅片,可保持硅片的干燥和清洁。氮气还用于吹扫易然物流过的管道和贮存设备。用氮气吹除钢水,使钢中的氢含量降低低,使钢强度大大提高。在高炉开工时吹入氮气(86%),可降低焦炭消耗,延长使用寿命。
高纯氮气的化学性质
气体的作用都是不可小视的,那么今天这种
高纯氮气,我们先来了解一下它的化学性质,只有这样,才能更深入的了解高纯氮气这项气体的性质,首先,气体大部分都是无色透明的,这是一个基本的常识,但是高纯氮气组成的气体会是什么样子的呢,今天我们一起来研究。
由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出,除了NH4+离子外,氧化数为0的N2分子在图中曲线的低点,这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲的话,N2是热力学稳定状态结构。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO3和N2两点的连线(图中的虚线)的上方,因此,这些化合物在热力学上是不稳定的,容易发生歧化反应。在图中***的一个比N2分子值低的是NH4+离子。
由氮分子中三键键能很大,不容易被破坏,因此其化学性质十分稳定,只有在高温高压并有催化剂存在的条件下,氮气可以和氢气反应生成氨。
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