Динамические методы приготовления газовых смесей

Метрологическое обеспечение газоаналитических измерений осуществляется путем передачи единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов от Государственного первичного эталона единиц молярной доли, массовой доли и массовой концентрации компонентов в газовых и газоконденсатных средах средствам измерения содержания компонентов в газовых средах. В качестве средств передачи используются стандартные образцы состава газовых смесей в баллонах под давлением, а также генераторы газовых смесей, на выходе которых получается газовая смесь с известными метрологическими характеристиками.

Основной проблемой при приготовлении газовых смесей в баллонах под давлением является обеспечение долговременной стабильности смеси. Использование динамических методов, реализуемых в генераторах газовых смесей, когда приготавливаемая газовая смесь используется непосредственно с выхода генератора, позволяет существенно минимизировать или полностью избежать этой проблемы.

Современный рынок обеспечен генераторами газовых смесей отечественного и зарубежного производства. Актуальным представляется сравнительный анализ различных способов дозирования исходных компонентов, реализуемых в генераторах газовых смесей и используемых для метрологического обеспечения газоаналитических измерений.

Практическая значимость представленного в статье исследования заключается в проведенном анализе метрологических, технических и эксплуатационных характеристик генераторов, реализующих различные методы дозирования компонентов газовых смесей. Материал статьи может быть использован производителями данных средств измерений для выработки оптимальных технических решений при разработке и создании новых типов генераторов и динамических установок, предназначенных для воспроизведения и передачи единиц содержания компонентов в газовых средах. Представленный обзор может быть полезен также преподавателям и студентам профильных специальностей высшей школы для углубления знаний в области метрологического обеспечения газоаналитических измерений.

1. Колобова А. В., Конопелько Л. А., Попов О. Г. Государственный первичный эталон единиц молярной доли, массовой доли и массовой концентрации компонентов в газовых и газоконденсатных средах ГЭТ 154-2019 // Эталоны. Стандартные образцы. 2020. Т. 16, № 3. С. 23–35. https://doi.org/10.20915/2687-0886-2020-16-3-23-35

2. Методы и средства приготовления стандартных газовых смесей / И. А. Платонов [и др.] // Журнал аналитической химии. 2018. Т. 73, № 2. С. 83–105. https://doi.org/10.7868/S0044450218020019

3. Получение газовых смесей известного состава динамическими методами / И. А. Платонов [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. 2017. Т. 17, № 3. С. 378–387.

4. Lee S., Lee W., Oh S. Preparation of calibration gas mixture using a dynamic volumetric method for environmental monitoring // American Geophysical Union. 2008. Vol. 6. P. 456–460.

5. McKinley J., Majors R. The preparation of calibration standards for volatile organic compounds – a question of traceability // LCGC North America. 2000. Vol. 18, № 10. P. 1024–1033.

6. Лепский М. В., Платонов И. А., Онучак Л. А. Теоретическое и экспериментальное изучение поведения системы последовательно соединенных барботеров с целью получения газового потока, содержащего стационарные концентрации летучих веществ // Химия и химическая технология. 2004. Т. 47, № 9. С. 138–143.

7. Boyle B. Generating calibration gas standards with OVG-4 and permeation tubes. Owlstone whitepaper. URL: https://www.owlstoneinc.com/media/uploads/files/Whitepaper_-_Generating_Calibration_Gas_Standards_with_OVG-4_and_Permeation_Tubes.pdf

8. Nelson G. Gas mixtures: preparation and control. New York : Engineering & Technology, 2017. 304 p. https://doi.org/10.1201/9780203755105

9. Мальгинов А. В., Евдокимов А. А., Громова Е. В. Передача единиц молярной доли и массовой концентрации газовых компонентов с помощью рабочих эталонов 1-го разряда на основе динамических генераторов газовых смесей // Измерительная техника. 2011. Т. 54, № 9. С. 8–12.

10. Шашков А. Г., Золотухина А. Ф., Василенко В. Б.; под ред. Жданка С. А. Фактор термодиффузии газовых смесей: методы определения. Минск : Издательский дом Белорусская наука, 2007. 239 с.

11. Мальгинов А. В., Соколов Т. Б., Громова Е. В. Разработка модельного ряда эталонных установок на токсичные и взрывоопасные компоненты в воздухе рабочей зоны на основе динамических генераторов газовых смесей // Метрология физико-химических измерений. Коллектив авторов / Под редакцией Конопелько Л. А., Рожнова М. С. СПб, ООО «Издательство ТРИУМФ», 2011. С. 394–404. https://doi.org/10.32986/978-5-9902987-1-2-2021-6-580.