GB∕T 43362-2023 氣體分析 微型熱導(dǎo)氣相色譜法（正式版）

氣體分析微型熱導(dǎo)氣相色譜法2023-11-27發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會前言 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4原理 5試驗條件 6試劑或材料 6.1載氣 6.2氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品 27儀器設(shè)備 7.1色譜儀 7.2進(jìn)樣系統(tǒng) 7.3檢測器 7.4色譜柱 8.1采樣 8.2樣品預(yù)處理 9試驗步驟 9.1儀器準(zhǔn)備 9.2開機(jī) 9.3儀器校準(zhǔn)及樣品測定 9.4關(guān)機(jī) 9.5尾氣排放與處理 310試驗數(shù)據(jù)處理 311精密度和測量不確定度 411.1精密度 11.2測量不確定度 12質(zhì)量保證和控制 12.1測量設(shè)備基本要求 512.2測量結(jié)果質(zhì)量控制方法 512.3性能核查 12.4校準(zhǔn) 512.5檢查峰形 513試驗報告 附錄A(資料性)典型譜圖 6附錄B(資料性)不確定度評定 IGB/T43362—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國氣體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC206)歸口。本文件起草單位：中國測試技術(shù)研究院化學(xué)研究所、國家管網(wǎng)集團(tuán)聯(lián)合管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司、中國計量科學(xué)研究院、中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院、晉城市綜合檢驗檢測中心、西南化工研究設(shè)計院有限公司、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院、中國石化集團(tuán)重慶川維化工有限公司、四川大學(xué)、成都理工大學(xué)、有研工程技術(shù)研究院有限公司、成都思創(chuàng)睿智科技有限公司、四川中測標(biāo)物科技有限公司、安捷倫科技(上海)有限公司、英?？?廣州)真空儀器有限公司、四川恒宸科技發(fā)展有限責(zé)任公司、上海華愛色譜分析技術(shù)有限公司。1氣體分析微型熱導(dǎo)氣相色譜法警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本文件并未指出所有可能的安全問題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。本文件描述了用配備微型熱導(dǎo)檢測器的氣相色譜儀測定氣體中組分含量的原理，規(guī)定了試驗條件、報告的要求。量的測定，各組分含量的測定范圍見表1。表1各組分含量的測定范圍組分名稱組分含量(摩爾分?jǐn)?shù))/10-氫氣(H?)氦氣(He)氖氣(Ne)氧氣(O?)+氬氣(Ar)氮氣(N?)甲烷(CH?)一氧化碳(CO)二氧化碳(CO?)硫化氫(H?S)2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4946氣相色譜法術(shù)語GB/T6379.2測量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度(正確度與精密度)第2部分：確定標(biāo)準(zhǔn)測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法GB/T14850氣體分析詞匯GB/T17989.2控制圖第2部分：常規(guī)控制圖GB/T27418測量不確定度評定和表示GB/T38527校準(zhǔn)混合氣體技術(shù)通則GB/T43306氣體分析采樣導(dǎo)則23術(shù)語和定義GB/T4946和GB/T14850界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。微型熱導(dǎo)檢測器micro-cellthermalconductivitydetector檢測池體積不超過1μL的熱導(dǎo)檢測器。4原理在選定的色譜條件下，使樣品氣體通過微型進(jìn)樣系統(tǒng)，各目標(biāo)組分經(jīng)色譜柱分離后進(jìn)入微型熱導(dǎo)檢測器檢測，由于參比池載氣的導(dǎo)熱系數(shù)和測量池目標(biāo)組分導(dǎo)熱系數(shù)的差異導(dǎo)致電信號輸出發(fā)生變化，電信號變化的幅度與目標(biāo)組分的含量成正比，用外標(biāo)法對樣品氣體中的目標(biāo)組分進(jìn)行定量，實現(xiàn)組分的分離測定。5試驗條件宜滿足下列要求：——試驗場所溫度：5℃~40℃;——試驗場所相對濕度：20%～85%;——試驗場所不存放與試驗無關(guān)的易燃、易爆和強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)；——試驗場所周圍無強(qiáng)電磁場干擾，無強(qiáng)烈震動；——供電電源：交流電壓198.0V～235.4V,頻率50Hz±0.5Hz。6試劑或材料選擇的載氣應(yīng)為高純氣體，其導(dǎo)熱系數(shù)與目標(biāo)組分的導(dǎo)熱系數(shù)相差較大，載氣中的雜質(zhì)不應(yīng)影響目標(biāo)組分的測定。6.2氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品測定所用的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品按照GB/T38527組成相同或相近。規(guī)定的方法制備，其組成與待測樣品氣體的7儀器設(shè)備7.1色譜儀色譜儀包括氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、微型熱導(dǎo)檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，應(yīng)取得國家授權(quán)的計量檢定校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的檢定校準(zhǔn)證書，并在有效期內(nèi)。7.2進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)包括樣品減壓閥、微型進(jìn)樣器、電子壓力控制器、真空泵。減壓閥應(yīng)采用膜片式密封結(jié)構(gòu)。3GB/T43362—2023進(jìn)樣系統(tǒng)的材質(zhì)不應(yīng)與樣品中的各組分發(fā)生吸附和化學(xué)反應(yīng)。7.3檢測器檢測器的檢測池體積不超過1μL,靈敏度和穩(wěn)定性應(yīng)滿足測定要求。7.4色譜柱色譜柱I:長約10m、內(nèi)徑約0.25mm,內(nèi)壁涂覆厚約30μm的5A分子篩材料的熔融石英毛細(xì)柱色譜柱Ⅱ:長約10m、內(nèi)徑約0.25mm,內(nèi)壁涂覆厚約8μm的強(qiáng)極性多孔聚合物材料的熔融石英8樣品8.1采樣按照GB/T43306的規(guī)定執(zhí)行。8.2樣品預(yù)處理樣品測定前宜除去顆粒。9試驗步驟9.1儀器準(zhǔn)備根據(jù)儀器操作說明書啟動氣相色譜儀，選擇適合的操作條件，儀器穩(wěn)定后開始進(jìn)行測定。9.3儀器校準(zhǔn)及樣品測定在完全相同的條件下，先后將氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品短時間內(nèi)完成測定。對樣品氣體和氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別進(jìn)行重復(fù)測定，直至連續(xù)兩次測定結(jié)果響應(yīng)值的相對偏差在±5%范圍內(nèi)。典型譜圖見附錄A。9.5尾氣排放與處理必要時應(yīng)有尾氣處理措施，以防止尾氣對環(huán)境的污染。10試驗數(shù)據(jù)處理樣品氣體y中組分i的含量(摩爾分?jǐn)?shù))按公式(1)計算： (1)4式中：xy;——樣品氣體y中組分i的含量(摩爾分?jǐn)?shù)),10-?;A——樣品氣體y中組分i重復(fù)測定響應(yīng)值的平均值，單位為微伏(μV);A——氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品b中組分i重復(fù)測定響應(yīng)值的平均值，單位為微伏(pV);x,,;——氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品b中組分i的含量(摩爾分?jǐn)?shù)),10-6。11精密度和測量不確定度11.1精密度11.1.1精密度要求及計算測量結(jié)果的精密度要求及計算應(yīng)符合GB/T6379.2的規(guī)定。在重復(fù)性條件下，樣品氣體中組分含量x的兩次獨立測定結(jié)果的差值應(yīng)符合表2中對重復(fù)性限的要求。表2各組分含量測定的重復(fù)性限和再現(xiàn)性限要求組分名稱組分含量x(摩爾分?jǐn)?shù))/10-6重復(fù)性限(摩爾分?jǐn)?shù))/10-6再現(xiàn)性限(摩爾分?jǐn)?shù))/10~6氫氣(H?)5≤x≤5050<x≤2004.9氦氣(He)5≤x≤200200<x≤1200氖氣(Ne)5≤x≤5050<x≤1004.24.5氧氣(O?)5≤x≤≤5050<x≤2004.5氬氣(Ar)5≤x≤300300<x≤1200氮氣(N?)5≤x≤300300<x≤1200甲烷(CH?)5≤x≤5050<x≤200一氧化碳(CO)5≤x≤5050<x≤2004.04.8二氧化碳(CO?)5≤x≤5050<x≤2004.34.8硫化氫(H?S)5≤x≤105在再現(xiàn)性條件下，樣品氣體中組分含量x的兩次獨立測定結(jié)果的差值應(yīng)符合表2中對再現(xiàn)性限的要求。11.2測量不確定度測量不確定度的要求應(yīng)符合GB/T27418的規(guī)定，不確定度評定方法見附錄B。12質(zhì)量保證和控制12.1測量設(shè)備基本要求所有測量設(shè)備，包括氣相色譜儀都應(yīng)經(jīng)過有效溯源并確認(rèn)其滿足使用要求。12.2測量結(jié)果質(zhì)量控制方法測量結(jié)果應(yīng)按照GB/T17989.2規(guī)定的方法進(jìn)行質(zhì)量控制。每次儀器開機(jī)穩(wěn)定后、進(jìn)樣前應(yīng)進(jìn)行性能核查，核查項目至少應(yīng)包括儀器狀態(tài)、基線噪聲、基線漂移，如出現(xiàn)基線明顯變差影響分析結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行試漏處理，排除污染的影響或聯(lián)系廠家進(jìn)行處理。實驗室每次啟動儀器時應(yīng)使用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，儀器長期運行時應(yīng)定期當(dāng)出現(xiàn)峰的分離度變差或響應(yīng)異常時，應(yīng)對色譜柱進(jìn)行老化處理，完成后應(yīng)進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。13試驗報告試驗報告應(yīng)至少給出以下內(nèi)容：——有關(guān)樣品氣體和氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的信息，例如樣品的名稱、編號、狀態(tài)、采樣點、采樣日期和時間；——所使用的標(biāo)準(zhǔn)名稱及編號、分析方法等；——試驗條件：試驗的操作參數(shù)，例如進(jìn)樣口溫度、進(jìn)樣——試驗結(jié)果：各測定組分在樣品氣體中的含量；——試驗日期；——實驗室名稱；——試驗人員姓名、審核者姓名和批準(zhǔn)者姓名；——測定條件(測量或計算結(jié)果的環(huán)境溫度和大氣壓力值)及測定時觀察到的異常及說明。6(資料性)典型譜圖分析時間/min2——氧氣(氬氣);3——氮氣；4——一氧化碳。圖A.1氫氣中氧氣(氬氣)、氮氣、一氧化碳含量測定的典型色譜圖7響應(yīng)信號/μV響應(yīng)信號/μV分析時間/min1——氦氣；2——氫氣；3——氧氣。A.1.3氫氣中二氧化碳含量測定的典型色譜圖見圖A.3。8分析時間/min標(biāo)引序號說明：1——氫氣；2——二氧化碳。圖A.3氫氣中二氧化碳含量測定的典型色譜圖A.2甲烷中硫化氫含量測定的典型色譜圖甲烷中硫化氫含量測定的典型色譜圖見圖A.4。9分析時間/min圖A.4甲烷中硫化氫含量測定的典型色譜圖GB/T43362—2023(資料性)不確定度評定B.1概述本文件中測量不確定度評定并沒有全面考慮分析測量的所有影響因素，僅考慮了色譜分析中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品、儀器校準(zhǔn)、儀器分析測量的因素。B.2測量模型測量模型按公式(1)。B.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量B.3.1氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品組分含量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品組分含量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(B.1)計算：式中：u?——標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品組分含量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度；U?——標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品組分含量的相對擴(kuò)展不確定度；k——包含因子。B.3.2樣品測量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?按公式(B.2)計算：式中：u2——樣品中組分i含量測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度；s——樣品中組分i含量測得值的單次測量相對實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差；p——樣品測量次數(shù)。…………(B.2)B.3.3氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的測量重復(fù)性相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量重復(fù)性引入測得值平均值的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度us按公式(B.3)計算：式中：……………ug——標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定