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全球第一个HCl光学气体标准

2023-04-03 14:30:57

来源:计量测控

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主要适用于以下领域:

沼气/生物甲烷沼气池经营者

工业燃烧/焚烧/发电厂的经营者

洁净室中心的操作员

参考和分析实验室

氯化氢气体(HCl)是存在于沼气/生物甲烷、燃烧过程的烟囱排放物、洁净室的空气中的一种杂质,对健康有害。特别是法律规定的测量值,SI溯源至今都一直是个问题。目前,德国联邦物理技术研究院(PTB)开发了世界上第一个HCl光谱一级标准,且通过了计量验证。
在沼气池中发酵时会形成酸性物质。如果氯化物进入生产过程(例如,来自食品工业的废弃物),就可能形成腐蚀性盐酸(即HCl气体的水溶液)。褐煤、煤、生活垃圾或生物质(木材/秸秆)的燃烧也会形成盐酸。即使在洁净室中心的空气中,哪怕是最微量的HCl也必须要进行测量,防止所生产的半导体的质量出现瑕疵。
  用于实现HCl测量仪器对SI溯源性的校准气体是存在问题的,这些气体混合物缺乏稳定性,它们大多只能作为HCl- N2混合物使用,造成仪器在除氮之外的气体基质中的系统校准误差。
  PTB新的光学气体标准(OGS)消除了这些缺点。在未来,将有可能使用OGS进行HCl质量控制测量和HCl传感器的校准服务。OGS不需要用参考气体进行预校准。相反,它依靠的是SI溯源的HCl光谱数据以及气体压力和温度测量。这样,就有可能直接确定SI溯源的绝对HCl气体种类浓度。
PTB的HCl OGS是一种基于直接可调谐二极管激光吸收光谱(dTDLAS)的特殊光谱仪。中红外二极管激光器、红外半导体探测器和PTB自己的一个数据评估程序构成了OGS的基础。
  通过与韩国计量院(KRISS)的新一级重量HCl气体标准进行双边比较,研究人员对HCl OGS进行了首次验证。当HCl浓度为100 μmol/mol时,PTB与KRISS的可比性为0.3 μmol/mol(相对可比性为0.3%)。OGS目前的使用处于N2中30 μmol/mol HCl的新全球计量比较范围内。PTB进行的实验室研究表明,通过使用其它激光波长,可以对空气和生物甲烷进行高分辨率的测量。因此,预计它将有可能提供200 μmol/mol到10 μmol/mol范围内的计量校准服务。此外,HCl OGS方法既适合现场校准,也适合HCl的直接测量。

由于稳定的、SI溯源的重量HCl气体混合物在商用气瓶(或动态HCl生成系统)中并不常见,因此在中期,新标准可以帮助行业降低HCl测量的操作成本,并提高这些测量值的准确性。