一种检测气体标准物质中氯化氢含量的方法和装置与流程

  本发明涉及分析检测，具体涉及一种检测气体标准物质中氯化氢含量的方法和装置。

  1、氯化氢作为一种重要的工业基础原料，在冶炼、食品、制药等所有的领域中应用广泛，也是许多工业产品生产的全部过程中的副产物。但是，氯化氢气体具有强刺激性、腐蚀性，对人体、建筑材料以及环境空气均会产生威胁。在环境检验测试领域，国家出台了多项标准，用于规定环境空气、废气、固定污染源废气等气体样品中的氯化氢含量测定，同时，在天然气、生物制天然气、新能源氢燃料等重要的能源气体中对氯化氢杂质含量或者总氯杂质含量均做出了限定。

  2、因此，在计量领域，研制的氯化氢气体标准物质的量值准确性对环境监测以及气体能源质量控制均有着重要的影响。

  3、目前，氯化氢气体标准物质的定值方法都是采用重量法定值，以制备值作为其特性量值，同时气体标准物质的均匀性和稳定性检验多数采用的是光学检测器进行分析测定。但该方法适用的氯化氢气体标准物质的浓度范围较窄，同时，由于氯化氢气体极易溶于水、强酸性和强腐蚀性的性质，使得其与仪器内部材料和连接管线极易发生吸附和反应，导致仪器测量精度、重复性均难以满足高品质的气体标准物质的研制要求。

  4、在环境检验测试领域，常使用溶液吸收-离子色谱法对环境空气或污染废气中的氯化氢进行检测。该方法通过使用碱性吸收溶液将样品气体中的氯化氢组分吸收进溶液中，再用离子色谱对吸收溶液中的氯离子浓度进行检测，从而计算出气体样品中氯化氢的含量。

  5、但该方法使用的吸收溶液通常为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液等强碱性物质，对离子色谱色谱柱损伤较大，同时严重影响了方法的检出限。此外，这些方法所需的采样体积很大，通常需要采样20l～60l的气体样品，不适合于低浓度且体积有限的氯化氢气体标准物质的分析。

  6、另外，为了保证氯化氢吸收的吸收效率，这些方法往往还需对采样管进行加热，同时对吸收管进行冰水浴冷凝，装置复杂，测试耗时长。采样后的吸收溶液样品也常采取转移定容的方式进行处理，导致实验结果准确性及重复性均较低，不能满足氯化氢气体标准物质的研制需求。

  7、因此，开发出一种能够快速检测低浓度、小体积氯化氢气体标准物质的方法，保证氯化氢气体标准物质测量结果的溯源性、准确性以及复现性，为环境监视测定以及气体能源质量控制提供高品质的氯化氢气体标准物质有着重要意义。

  1、本发明的目的是为了克服现有技术中气体标准物质中氯化氢含量检测方法存在检测时间长、检验测试灵敏度差且检测浓度有限的问题。

  2、为实现上述目的，本发明第一方面提供一种检测气体中氯化氢含量的方法，该方法包括：

  3、(1)将待测气体标准物质引入至含有吸收溶液的吸收瓶中进行吸收处理，得到第一物流，确定引入吸收瓶中的所述待测气体标准物质的总体积v和所述第一物流的质量m；其中，所述吸收溶液为碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的组合，且所述碳酸钠溶液的体积摩尔浓度为1-4mm，所述碳酸氢钠溶液的体积摩尔浓度为0.5-2mm；所述待测气体标准物质中氯化氢含量不大于1000ppm；

  4、(2)制备含氯离子的标准溶液，对所述含氯离子的标准溶液进行离子色谱测试；以标准溶液中氯离子的浓度作为横坐标，以离子色谱峰面积作为纵坐标，绘制标准工作曲线)对所述第一物流进行离子色谱测试，在标准工作曲线上获得所述第一物流中氯离子的浓度c(cl-)，并根据式(1)计算气体标准物质中氯化氢含量l；其中，l＝[c(cl-)×mrt]/[m(cl-)×pv]，式(1)；

  6、在式(1)中，c(cl-)为吸收溶液中氯离子的浓度，ng/g或者μg/g；m为所述第一物流的质量，g；r为理想气体常数，数值为8.314×106cm3pa/kmol；t为吸收处理过程中的温度，k；m(cl-)为氯离子的摩尔质量，35.5g/mol；p为吸收处理过程中使用的流量计的校准压力，pa；v为引入吸收瓶中的所述待测气体标准物质的总体积，cm3；

  7、在所述离子色谱测试过程中，淋洗液为浓度为2.5-4mm的碳酸钠溶液。

  8、本发明第二方面提供一种检测气体中氯化氢含量的装置，第一方面所述的方法在该装置中进行，该装置包含通过管路依次连接的气体供给器、流量控制器和单向阀，所述管路远离所述气体供给器的一端还设置有鼓泡器，所述鼓泡器置于吸收瓶中，所述鼓泡器为均匀分布有孔径为1-100μm的通孔的惰性元件。

  9、本发明提供的方法采用特定浓度的碳酸钠和碳酸氢钠弱碱性混合溶液作为吸收溶液，同时采用碳酸钠溶液作为离子色谱淋洗液，能够在保证高浓度氯化氢气体的吸收效率的同时，避免离子色谱检测时吸收溶液基体对检验测试灵敏度的影响，从而大幅度的提升了方法的检测灵敏度与适用的氯化氢气体的浓度范围；并且，本发明采用重量法进行溶液吸收能够进一步提升方法的准确性，减小使用此办法来进行氯化氢标准物质定值引入的不确定度。

  2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，在所述吸收溶液中，所述碳酸钠溶液的体积摩尔浓度为1.6-3.2mm，所述碳酸氢钠溶液的体积摩尔浓度为0.5-1mm。

  3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述待测气体标准物质中氯化氢含量为100ppb-1000ppm。

  4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(1)中，相对于氯化氢含量为100ppb-1000ppm的所述待测气体标准物质，所述吸收溶液的用量为20-200g。

  5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述吸收处理的条件至少包括：温度为0-30℃，时间为5-20min。

  6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述待测气体标准物质选自氮气、氩气、氦气、氢气、氧气、天然气、空气中的至少一种。

  7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述待测气体标准物质的流量为10-500ml/min。

  8.一种检测气体中氯化氢含量的装置，其特征是，权利要求1-7中任意一项所述的方法在该装置中进行，该装置包含通过管路依次连接的气体供给器(1)、流量控制器(2)和单向阀(3)，所述管路远离所述气体供给器(1)的一端还设置有鼓泡器(4)，所述鼓泡器(4)置于吸收瓶(5)中，所述鼓泡器(4)为均匀分布有孔径为1-100μm的通孔的惰性元件。

  9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述吸收瓶(5)为内径为1-5cm，高为10-40cm的具塞管状容器；和/或

  10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述流量控制器(2)为临界流锐孔或质量流量计。

  本发明涉及分析检测技术领域，公开了一种检测气体标准物质中氯化氢含量的方法和装置。该方法有：1)将待测气体标准物质引入至含有吸收溶液的吸收瓶中进行吸收处理，得到第一物流，确定引入吸收瓶中的所述待测气体标准物质的总体积V和所述第一物流的质量m；(2)制备含氯离子的标准溶液，对所述含氯离子的标准溶液进行离子色谱测试；(3)对所述第一物流进行离子色谱测试，在标准工作曲线上获得所述第一物流中氯离子的浓度c(Clsupgt;‑/supgt;)，并根据式(1)计算气体标准物质中氯化氢含量L。本发明提供的方法简单易操作、高效、定值结果准确、重复性好、适合使用的范围广，为研制高品质的氯化氢气体标准物质提供了有效技术方法。