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气体知识

高纯氦气国家标准GB/T 4844.3—1995

 

 中华人民共和国国家标准
                                  
                                                 GBT 4844.31995
                                              代替GB 4844484584
国家技术监督局1995-12-20批准 1996-08-01实施
 
 
主题内容与适用范围
    本标准规定了高纯氦气产品的技术要求、检验方法、检验规则以及产品的包装、标志、贮存与运输等。
    本标准适用于以深冷法自天然气、空气或工厂弛放气中提取的瓶装高纯度气态氦。主要用于标准混合气的制备、低温超导、科学研究、色谱分析载气等。
    分子式:He
    相对分子质量:4.00260(1991年国际相对原子质量)
引用标准
    GBT 4844.1 工业氦气
    GB 4844.2     纯氦
    GBT 5832.1 气体中微量水分的测定 电解法
    GBT 8984    气体中一氧化碳、二氧化碳和甲烷的测定 气相色谱法
    GBT 5274    气体分析校准用混合气体的制备称量法
    GBT 10627   气体分析 标准混合气的制备 静态容积法
    GBT 10628   气体分析 标准混合气组成的测定 比较法
技术要求
高纯氦气产品的质量应符合下表要求。表中的“纯度”、“含量”均为体积分数(VV)
                      优等品         一等品     合格品
 氦气纯度,10-2        99.9996        99.9993     99.999
 氖含最,lO-6          1                 2          4
 氢含量,10-6          O.1              0.5         1
 ()含量,10-6      0.5                1         1
 氮含量,10-6           1                 1          2
 一氧化碳含量,1O-6    O.1               0.2       0.5
 二氧化碳含量,10-6    0.2               O.2       0.5
 甲烷含量,10-6        0.1               0.2       O.5
 水分含量,10-6         1                2          3
 4 检验方法
4.1 氦气纯度
     氦气纯度以体积分数表示,按式(1)计算:
       Φ=100-(Φ1+Φ2+Φ3+Φ4+Φ5+Φ6+Φ7+Φ8)×10-4……………(1)
式巾:Φ—氦气纯度,10-2(VV)
            Φ1—氖含量(体积分数)10-6VV)
            Φ2氢含量(体积分数)1O-6(vv)
            Φ3--()含量(体积分数)1O-6(vv)
            Φ4—氮含量(体积分数)10-6(VV)
            Φ5—一氧化碳含量(体积分数)10-6(VV)
            Φ6—二氧化碳含量(体积分数)10-6(VV)
            Φ7—甲烷含量(体积分数)10-6(VV)
            Φ8—水分含量(体积分数)10-6(VV)
4.2 氖、氢、氧()、氮含量的测定
4.2.1 方法提要
    采用变温浓缩技术,热导色谱法测定。该法将被测组分在液氮温度下的吸附柱上定量吸附,然后于室温(水浴)下定量脱附,使样品中微量被测组分预先提浓,经色谱柱分离后,用热导池检测器进行检测。
4.2.2 仪器
本标准采用带有预浓缩系统的实验室色谱仪,色谱流程图1。仪器的其他条件如稳压电源、测量桥路等与一般色谱仪相同,记录仪量程为O1mV,检测器为四臂钨丝热导池,S值大于1000
4.2.3 测定条件
        a.载气:高纯氦,符合本标准要求,流量4060mL/min
     b. 浓缩柱:长约4050cm,内径约4mm,内装粒度为0.250.40mm601TDX-01型碳分子筛34g
       c.色谱柱:长约3m,内径约4mm,内装约1m长的5A分子筛(粒度:0.250.40mm)和约2m长的椰壳
活性碳(粒度:0.250.40mm)。该柱经活化处理后,对各待测组分间的分离度(R)应大于1
        d. 吸附温度:-196oC(液氮温度)。脱附温度:室温(水浴)
4.2.4 准备工作
4.2.4.1 将浓缩柱、色谱柱通干燥气体(浓缩柱禁止用氧气)加温活化处理。
4.2.4.2 将所有活塞仔细涂好活塞油,检查色谱系统无泄漏。
4.2.4.3 开启载气,调节流量至4060mL,吹洗色谱系统约2h,接通仪器电源,待仪器工作稳定。
4.2.4.4 转动活塞,关闭浓缩柱,套上液氮浴,5min后,取下液氮浴,套上室温水浴,记录仪上无色谱峰出现为正常。
4.2.4.5 转动活塞,令载气通过浓缩柱,在小心防止空气倒吸的情况下,浓缩载气5min,测定色谱系统空白值,应附合4.2.3a的要求。
4.2.5 操作步骤
4.2.5.1 取样
    将待测样气瓶经针型减压阀及金属管道与仪器紧密连接,开启螺旋夹、瓶阀、针型阀,以至少3次升降压的方法用样气充分置换阀体及管道,使所取样品具有代表性。
4.2.5.2 浓缩
    转动活塞6ll12,切断通往浓缩柱的载气,同时将样气以不高于1000mLmin的流量通过浓缩柱,吹洗35min后,关闭活塞12,将浓缩柱套上液氮浴,开通活塞12,样气流经鼓泡器15,由湿式流量计计量后放空。
    浓缩操作应始终保持在鼓泡器10鼓泡的情况下进行。样气的浓缩体积由仪器的检测限和待洲组分的含量选定。
4.2.5.3 解吸
    浓缩完毕后,关闭活塞ll,取下液氮浴,待2050S后,放去吸附的氦,关闭活塞12,再将浓缩柱套上水浴,旋转活塞11126,令载气通过浓缩柱,而后进入色谱柱。
    读取浓缩体积(V1)。记录备待测组分的色谱流出曲线。测量色谱峰面积(A1)
4.2.5.4 标定
    将标准混合气瓶经针型阀、金属管道与仪器连接,开启瓶阀、针型阀,在用标准气体以至少3次升降压的方法充分置换,取得代表样后,切换六通阀(F)进样。记录并测量各组分色谱峰面积(A2)
    标准混合气以氦气为底气,按GBT 5274GBT 10627GBT 10628规定配制。其中,各组分的含量约为待测组分含量的K(K为浓缩体积V1与六通阀量管体积V2的比值)
    当标准混合气中各组分的含量与待测组分含量相近时,用与样品气同样的方法,经浓缩后进样标定。
4.2.6 结果处理
4.2.6.1 各待测组分含量按式(2)计算:
 式中:Φi —样品气中待测组分i的含量(体积分数)10-6(vv)
          Φs—标准气中组分i的含量(体积分数)10-6(VV)
         V1—样品气浓缩体积,mL
          V2—标准气的进样体积或浓缩体积,mL
          A1--样品气中组分i的峰面积,mm2
       A2--标准气中组分i的峰面积,mm2
          i—代表组分氖、氢、氧()、氮。
4.2.6.2 以两次平行测定的算术平均值为测定结果,平行测定的相对偏差不大于10%。
4.3 一氧化碳、二氧化碳、甲烷含量的测定
4.3.1 方法提要
    氦气中痕量一氧化碳、二氧化碳和甲烷含量采用变温浓缩技术、转化色谱法测定。该法将待测组分经浓缩柱预先提浓,经色谱柱分离后,再将一氧化碳、二氧化碳转化为甲烷,由氢火焰离子化检测器进行检测。
4.3.2 仪器
本标准采用带有预浓缩系统、镍触媒转化系统及氢火焰离子化检测器的气相色谱仪。该仪器对甲烷的检测限(体积分数)不低于0.5×10-6(VV)。仪器的其他条件按GBT 8984规定,色谱流程见图2
 
4.3.3 测定条件
    a. 浓缩柱:长约30cm,内径约4mmU形柱,内装粒度为0.250.40mm的变色硅胶约34g
b. 色谱柱、转化柱、载气、燃气、助燃气等按GBT 8984规定。
    c. 仪器的操作条件可视待测组分浓度和浓缩体积选定。
    d. 浓缩吸附温度:液氮温度。脱附温度:沸水温度。
4.3.4 准备工作
4.3.4.1 将浓缩柱及色谱柱在约180℃下通干燥气活化处理34h
4.3.4.2 将所有活塞仔细涂好活塞油,检查系统无泄漏。
4.3.4.3 开启载气、燃气及助燃气至所需流速。
4.3.4.4 打开仪器电源,选择仪器灵敏度至仪器工作稳定。
4.3.5 作步骤
4.3.5.1 将浓缩柱套上沸水浴,使浓缩柱中的吸附组分脱附完全,取下水浴。
4.3.5.2 样品气的测定操作步骤,按4.2.5条规定。其中浓缩装置各部分的对应关系见图1、图2
4.3.6 结果处理
    结果处理按4.2.6条规定.其中i分别代表待测组分一氧化碳、二氧化碳、甲烷。
4.4 水分含量的测定
    GB 5832.1规定进行测定。
检验规则
5.1 高纯氦产品由生产厂质量监督检验部门按本标准规定进行检验,保证出厂产品符合本标准要求。
5.2 高纯氦气产品应逐瓶进行检验,当检验结果有任何一项指标不符合本标准要求时,则该瓶产品不合格。
5.3 用户有权按本标准规定进行检查验收。可以逐瓶检验,也可以按GB 4844.25.2条规定,按批量随机抽样进行检验。当批量抽样检验结果有任何一项指标不合格时,则应重新自该批产品中加倍抽样再行检验,若仍有一项不合格时,则该批产品不合格。
5.4 当供需双方对产品质量发生异议时,由双方协商,或共同检查验收,或提交仲裁。
包装、标志、贮存和运输
6.1 高纯氦气产品的包装、标志、贮存和运输应符合GB 4844.16章的规定。
6.2 气瓶上应有《高纯氦》字样。
 
 
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