納摩爾級一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備技術(shù)研究

背景介紹目前，我國城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測中氮氧化物的日平均濃度為幾十nmol/mol。隨著生態(tài)環(huán)境部一系列臭氧污染防控措施和氮氧化物超低排措施政策的發(fā)布實施，環(huán)境空氣中氮氧化物呈現(xiàn)更低濃度的態(tài)勢將會愈發(fā)明顯，如何準(zhǔn)確監(jiān)測氮氧化物的問題亟待解決。雖然現(xiàn)有常規(guī)濃度的一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體經(jīng)稀釋后最低濃度可達幾十nmol/mol，但稀釋過程所增加的不確定度會影響氮氧化物濃度的準(zhǔn)確度。納摩爾級一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體將無需經(jīng)稀釋過程即可應(yīng)用于環(huán)境空氣氮氧化物監(jiān)測質(zhì)量控制工作。文章亮點01.制備了濃度水平為50nmol/mol的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體；02.本研究制備的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體（50

nmol/mol）具有良好的制備重復(fù)性、瓶內(nèi)均勻性和時間穩(wěn)定性；03.可應(yīng)用于大氣背景監(jiān)測站、空氣質(zhì)量監(jiān)測站、科研機構(gòu)等檢測分析過程中的質(zhì)量控制與保證、儀器校準(zhǔn)及其他相關(guān)領(lǐng)域，為環(huán)境空氣氮氧化物監(jiān)測提供了可靠的技術(shù)支持。內(nèi)容介紹1實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

樣品制備流程1.3

樣品分析方法采用化學(xué)發(fā)光法對氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體進行分析，分析方法的重復(fù)性以樣品6次重復(fù)分析結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，分析方法重復(fù)性如表1所示。1.4

樣品均勻性評價方法為保證標(biāo)準(zhǔn)氣體使用時在不同壓力下的量值準(zhǔn)確可靠，本研究重點考察樣品量值隨瓶內(nèi)氣體壓力的變化量，并對標(biāo)準(zhǔn)氣體的瓶內(nèi)均勻性進行評價。1.5

樣品穩(wěn)定性評價方法本研究重點考察樣品量值隨時間推移的變化量，并對標(biāo)準(zhǔn)氣體的穩(wěn)定性進行評價，以確保標(biāo)準(zhǔn)氣體在實際工作中能夠得以有效應(yīng)用。2結(jié)果與討論2.1

氣瓶適用性本研究采用稱量法制備氮氣中一氧化氮（50nmol/mol）標(biāo)準(zhǔn)氣體，氣瓶內(nèi)壁的光潔度、內(nèi)壁處理技術(shù)的適用性等將會對標(biāo)準(zhǔn)氣體的量值準(zhǔn)確性產(chǎn)生直接影響。因此，制備樣品時需考慮組分與氣瓶內(nèi)壁是否會發(fā)生反應(yīng)，是否會被吸附的問題。2.2

樣品的制備重現(xiàn)性使用鋁合金拋光氣瓶制備6瓶濃度水平為50nmol/mol、壓力為10MPa的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄其配制濃度(C配，nmol/mol)；放置48h后測定其在42i-TLE型氮氧化物分析儀上的測定值（C測，nmol/mol）。樣品制備重現(xiàn)性以單位濃度儀器測定值（R）的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，結(jié)果如表5所示。2.3

瓶內(nèi)均勻性評價本研究制備了4瓶濃度水平為50nmol/mol、壓力為10MPa的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體，用于考察樣品的瓶內(nèi)均勻性。圖2為制備的一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體在10、8、6、4、2、1MPa壓力下的量值變化圖，表6為一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體由不均勻引入的不確定度。2.4

時間穩(wěn)定性評價本研究制備了4瓶濃度水平為50nmol/mol、壓力為10MPa的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體，考察了4瓶樣品在3個月內(nèi)的量值變化情況。4瓶納摩爾級一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體在3個月內(nèi)的量值變化趨勢如圖3所示，時間穩(wěn)定性評價結(jié)果如表7所示。2.5

比對分析由于目前國內(nèi)外尚無同等濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)氣體，為驗證本研究制備的氮氣中一氧化氮（50nmol/mol）標(biāo)準(zhǔn)氣體量值準(zhǔn)確性，采用具有國家標(biāo)準(zhǔn)樣品編號的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體（標(biāo)準(zhǔn)樣品編號：GSB07-1406-2019，標(biāo)準(zhǔn)值為28.90μmol/mol，相對擴展不確定度為3%），經(jīng)動態(tài)稀釋儀稀釋。動態(tài)稀釋儀（146i型）配有除氧裝置，經(jīng)稀釋后濃度為50nmol/mol，對42i-TLE型痕量一氧化氮分析儀進行校準(zhǔn)，并對研究制備的2瓶氮氣中一氧化氮（50nmol/mol）標(biāo)準(zhǔn)氣體進行分析測試。結(jié)果如表8所示。3結(jié)論采用稱量法經(jīng)四級稀釋制備了濃度水平為50nmol/mol的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體。實驗結(jié)果表明，該制備方法具有良好的重現(xiàn)性。經(jīng)氣瓶篩選發(fā)現(xiàn)鋁合金普通氣瓶不適用于制備納摩爾級氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體，拋光氣瓶內(nèi)壁對一氧化氮的吸附解吸作用可忽略不計，可選用鋁合金拋光氣瓶。本研究制備的氮氣中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體（50nmol/mol）在1MPa以上具有良好的均勻性，在3個月的試驗期內(nèi)具有良好的穩(wěn)定性，且與具有國家標(biāo)準(zhǔn)樣品編