温室气体监测用六氟化硫气体标准物质的研究

摘要

六氟化硫（SF6）是一种重要的工业气体，其主要用途有：变压器、电子设备的绝缘保护气，还用作制冷剂、示踪剂，还可用于半导体制造过程中的蚀刻、化学气相沉淀等。六氟化硫在使用过程中可通过多种途径进入土壤、水体、大气而造成环境污染。SF6对大气环境的影响主要表现在温室效应和对臭氧层破坏两个方面。SF6组分的分析定值过去通常采用的是气相色谱热导分析方法，但此种分析方法受仪器的性能指标限制，往往检测限难以满足温室气体监测与分析的要求。 本文以氮气和空气中六氟化硫混合气体作为研究对象，分别采用带有热导检测器（TCD）和电子捕获检测器（μECD）的气相色谱分析方法，对于不同含量的六氟化硫混合气体的分析方法进行了考察。选用Porapak Q毛细管色谱柱（15m×0.32mm），分别以高纯氮和氩甲烷作为载气，对影响SF6组分气体色谱分离条件的主要影响因素，即：载气种类、载气流量、柱流量、尾吹气流量、检测器和分离柱的温度进行了试验研究，最终获得优化的色谱条件参数；同时，对该条件下的色谱检测限及方法精密度进行了考察。结果表明，GC-μECD方法对于六氟化硫分析具有高灵敏度和良好的选择性，检测限可达到20×10-12mol·mol-1，6次连续重复进样的相对标准偏差不超过1%。在上述研究工作基础上，研制出具有国际先进水平的超低含量8种气体标准物质，经均匀性、稳定性考察和不确定度分析，达到国家JJG-1006技术规范要求，已经被国家技术监督检验检疫总局批准为国家一级标准物质。

目录

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声明

第一章 绪论

1.1 SF6的基本性质

1.2 SF6气体标准物质的研究背景

1.3 国内外对SF6气体标准物质的研究现状

1.4 SF6标准气体分析方法的原理

1.4.1气相色谱热导检测器(TCD)分析方法

1.4.2气相色谱电子捕获检测器(μECD)分析方法

1.5本课题的研究内容

第二章 仪器设备与原料气体

2.1气体标准物质的配置装置

2.1.1气体填充装置

2.1.2气体称量装置

2.1.3气瓶及气瓶预处理装置

2.2原料气体和稀释气体

第三章 SF6气体标准物质的制备过程

3.1 SF6气体标准物质的制备

3.1.1实验原理

3.1.2原料气体和稀释气体纯度的分析

3.1.3天平变动性考察

3.1.4机械磨损的考察

3.1.5组分气体的称量

3.1.6气体标准物质的均匀性

3.2称量法制备气体标准物质的不确定度评价

3.2.1不确定度的来源

3.2.2原料气体纯度的不确定度

3.2.3称量过程引入的不确定度

3.2.4不确定度的计算公式及计算举例

第四章 六氟化硫(SF6)气体标准物质分析方法及定值方法的研究

4.1气相色谱热导检测器(TCD)分析方法

4.1.1实验条件选择

4.1.2典型谱图色谱分离顺序

4.1.3 SF6典型谱图

4.1.4实验方法的评价——方法精密度的考察

4.2气相色谱电子捕获检测器(μECD)分析方法

4.2.1载气种类的选择

4.2.2毛细管色谱柱长度的选择

4.2.3载气流量的选择

4.2.4柱流量的选择

4.2.5尾吹气流量的选择

4.2.6载气总流量的选择

4.2.7柱温度的选择

4.2.8检测器温度的选择

4.2.9分流比的选择

4.2.10柱模式的选择

4.2.11定量管的选择

4.3气相色谱最佳实验条件选择

4.4典型色谱分析图

4.5方法的线性范围、精密度及检测限

4.5.1方法的线性范围

4.5.2方法的精密度

4.5.3方法的不确定度

4.5.4方法检测限的测量

4.5.5方法的比对误差

第五章 SF6气体标准物质相关性能考察

5.1气体标准物质混匀及均匀性考察

5.2标准物质贮存容器的选择与考察

5.3重量法配置气体标准物质的一致性考察

5.4气体标准物质的复现性考察

5.5标准物质随时间变化的稳定性及有效期限的考察

5.6标准物质随压力变化的稳定性考察

第六章 结论

6.1实验数据整理

6.2实际应用的反馈意见

6.3 SF6气体标准物质实验室间的比对

6.3.1国内实验室的比对

6.3.2国际实验室的对比

6.3.3 SF6 CCQM P-51反馈报告

附录

参考文献

致谢