再談中國氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)氣體)

原作者：孫福楠，王秋娥，吳江紅
出處：(光明化工研究設(shè)計(jì)院，遼寧大連甘井子116031)
詳細(xì)介紹了我國標(biāo)準(zhǔn)氣體制備過程中存在的諸多問題，對(duì)如何解決這些問題提出了具體方案。中國標(biāo)準(zhǔn)氣體行業(yè)自改革開放以來，發(fā)展極為迅猛，從業(yè)人數(shù)不斷增加，為了縮短我國標(biāo)準(zhǔn)氣體同發(fā)達(dá)國家的差距，廣大特種氣體工作者應(yīng)從理論到實(shí)際，認(rèn)真把握標(biāo)準(zhǔn)氣體制備過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，使我國標(biāo)準(zhǔn)氣體質(zhì)量發(fā)生質(zhì)的飛躍。

1前言

  標(biāo)準(zhǔn)氣體是儀器、儀表評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)過程中必不可少的基量物質(zhì)，它具有復(fù)現(xiàn)、保存和量值傳遞等基本功能。改革開放以來，我國高科技事業(yè)發(fā)展迅猛，極大地推動(dòng)了我國計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的發(fā)展，尤其是我國幾大乙烯工程的相繼開車投產(chǎn)，對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)氣體的需求量激增。由于標(biāo)準(zhǔn)氣體制造具有投資少、見效極快的行業(yè)特點(diǎn)，因此，目前我國進(jìn)入該領(lǐng)域的人數(shù)逐年增多，使得標(biāo)準(zhǔn)氣體市場出現(xiàn)了空前的競爭勢(shì)頭，并且這種情況愈演愈烈。競爭的結(jié)果使廣大標(biāo)準(zhǔn)氣體使用者能主動(dòng)、方便地購買到價(jià)格十分低廉的產(chǎn)品，但同時(shí)也造成了本行業(yè)利潤下滑，質(zhì)量受到不同程度的影響。筆者在以往的文章中曾就我國標(biāo)準(zhǔn)氣體生產(chǎn)過程中存在的若干問題進(jìn)行過論述(詳見《低溫與特氣》2002年第六期33頁)。本文根據(jù)當(dāng)今的市場特點(diǎn)，再次就我國標(biāo)準(zhǔn)氣體存在的問題進(jìn)行論述，希望得到廣大讀者的共鳴，以推動(dòng)中國特氣行業(yè)健康、穩(wěn)定、有序地發(fā)展。

2我國標(biāo)準(zhǔn)氣體存在的問題

2．1  標(biāo)準(zhǔn)氣體生產(chǎn)資質(zhì)審批較松

    標(biāo)準(zhǔn)氣體制備包括氣體分析檢測(cè)、氣瓶處理、高純?cè)蠚獾纳a(chǎn)與純化(或采購)、標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備等多個(gè)環(huán)節(jié)。每一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生細(xì)微的錯(cuò)誤，都將導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)氣體的質(zhì)量失準(zhǔn)。因此，國際許多知名氣體公司認(rèn)為，工業(yè)氣體屬資本投入，而特種氣體中的標(biāo)準(zhǔn)氣體比拼的是技術(shù)。一瓶高難度的標(biāo)準(zhǔn)氣體其價(jià)格通常會(huì)超過一卡車瓶裝工業(yè)氣體(有的地方每瓶工業(yè)氧僅賣6元錢)，而從國外進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)氣體其價(jià)格是十分昂貴的。由于標(biāo)準(zhǔn)氣體具有溯源功能，屬國家計(jì)量控制的范疇，在質(zhì)量爭議中，它具有仲裁作用。因此，生產(chǎn)制備標(biāo)準(zhǔn)氣體所需的工具應(yīng)具有相當(dāng)高的靈敏度，同時(shí)需要一系列的訓(xùn)練有素的專業(yè)技術(shù)人才。所以，標(biāo)氣制備看起來容

易，但真正做到準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，卻并非易事。然而，我國目前標(biāo)準(zhǔn)氣體準(zhǔn)入門檻太低，僅靠一份研制報(bào)告，就會(huì)輕松獲得標(biāo)準(zhǔn)氣體生產(chǎn)許可證。從我國的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)目錄上可以看到，我國標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)品種很多，并且品種制備難度很大。這些所謂的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)真正含金量有多高，同國外標(biāo)氣的準(zhǔn)確度有多大差別，即使是組分相同，由不同廠家生產(chǎn)的相同濃度的標(biāo)氣能否比對(duì)成功，廣大從業(yè)者心知肚明。

筆者建議：在審查標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)資質(zhì)時(shí)，有關(guān)部門在標(biāo)準(zhǔn)方面要控制得嚴(yán)格些，對(duì)申請(qǐng)單位的人力資源、基礎(chǔ)設(shè)施要有嚴(yán)密的考核措施，這些考核的條款、考查的方式要公開、公平、公正、有效、透明，唯有如此，才能從源頭把關(guān)，使我國的標(biāo)準(zhǔn)氣體生產(chǎn)有一個(gè)較高的起點(diǎn)。同時(shí)，政府的相關(guān)部門能負(fù)起責(zé)任，加強(qiáng)監(jiān)督我國的標(biāo)氣生產(chǎn)，而不是出了問題再抓再管。

2．2高純?cè)蠚怏w難找

    高純?cè)蠚怏w的質(zhì)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體制備的準(zhǔn)確性，起著至關(guān)重要的作用。原料氣的不確定度是構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)氣體合成不確定度的極為重要部分，因此，沒有高質(zhì)量的高純?cè)蠚?，就根本制備不出高?zhǔn)度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。也正因如此，我國早在20世紀(jì)80年代，為了標(biāo)準(zhǔn)氣體制備的需要，原化工部對(duì)我國的高純氣體研制給予了多年的資金支持，廣大特氣工作者為此進(jìn)行了氣體合成、凈化、分析等系列工作，取得了驕人的成績。因此，我們從標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)目錄上可以找到多種早期批準(zhǔn)的高純氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

由于高純氣體(如：高純有機(jī)氣體)用量小，品種雜，要求純度極高，且為避免各凈化裝置相互玷污，又不能相互合并共用，因此，在一切以市場為中心的環(huán)境下，真正能靜下心搞好每種高純氣體并非易事。近年來，由于標(biāo)準(zhǔn)氣體行業(yè)競爭加劇，利潤下滑，標(biāo)氣生產(chǎn)廠對(duì)所用的高純?cè)蠚膺M(jìn)價(jià)也十分計(jì)較，大量低價(jià)的劣質(zhì)原料氣也隨之出現(xiàn)，如將工業(yè)硫化氫當(dāng)成高純硫化氫出售。其實(shí)目前市面所常見的硫化氫多為硫加氫(S+H2一H2S)干法合成的工業(yè)級(jí)H2S，其中含有3％～5％的H2，如此高的雜質(zhì)含量，對(duì)配制含H2S組分的標(biāo)氣的影響是顯而易見的。市場上有用工業(yè)溶解乙炔當(dāng)作高純乙炔來配氣，由于溶解乙炔含大量的溶劑——丙酮，因此，用戶時(shí)常抱怨乙炔標(biāo)準(zhǔn)氣不準(zhǔn)。其實(shí)．乙炔中含丙酮多少取決于環(huán)境溫度，也就是說冬夏兩季乙炔中含的丙酮差距較大，這就是客戶在冬夏兩季采用相同濃度的兩瓶標(biāo)氣，卻存在很大誤差的原因。其結(jié)果是，用戶一直會(huì)將不合格的產(chǎn)品當(dāng)成合格品，而真遇到合格品他們卻認(rèn)為是假貨。

2．3分析檢測(cè)儀器不足

    標(biāo)準(zhǔn)氣體在配制前后，都需要分析檢測(cè)。近幾年標(biāo)準(zhǔn)氣體組分正由“10-6向“l(fā)O-9發(fā)展，國產(chǎn)儀器、儀表等價(jià)格相對(duì)不高，但可靠性較差；進(jìn)口儀器質(zhì)量稍好，但其價(jià)格較為昂貴，并且更新較快。標(biāo)氣生產(chǎn)時(shí)需要多種專用的檢測(cè)儀器，國外氣體公司都擁有大量先進(jìn)的檢測(cè)儀器，因此，國外氣體配氣程序中經(jīng)?？梢钥吹讲捎米⑸涞姆椒?。實(shí)際上，他們?cè)谂渲茣r(shí)，為避免多次稀釋造成的人力、物力的浪費(fèi)，多采用上述方法配制，然后用高靈敏度的儀器進(jìn)行分析，而所用的儀器是被有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(CaM)進(jìn)行校準(zhǔn)的。這種方法時(shí)常在N2-O2標(biāo)氣制備中使用。如何解決國內(nèi)標(biāo)氣生產(chǎn)廠因資金不足，導(dǎo)致儀器匱乏的問題將是一個(gè)長期難以解決的問題。目前標(biāo)氣市場競爭加劇，市場難做，奢想花上百萬購買進(jìn)口儀器，不是一般公司能做到的。儀器不足或分析技術(shù)不過關(guān)，是導(dǎo)致我國許多標(biāo)準(zhǔn)氣體質(zhì)量不高的重要原因之一。

2 4活性組分急需解決氣瓶處理技術(shù)

    近幾年，催化劑活性越來越高，人們對(duì)所生活和工作的環(huán)境越來越重視，這要求活性標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)如含硫、含氯、含氟、含氰化氫(HCN)、含氨的標(biāo)準(zhǔn)氣濃度越來越低。由于這些氣體化學(xué)活性極高，在一般氣瓶中，其穩(wěn)定性很差。發(fā)達(dá)國家對(duì)氣瓶處理技術(shù)十分重視，各種處理技術(shù)各有特點(diǎn)。如：鍍鎳、鍍金、涂覆有機(jī)高分子。而我國僅在“八五”期間開展過此方面的工作，但時(shí)至今日，有些處理技術(shù)仍滿足不了市場的需求，如N2～10×10一C12以下濃度標(biāo)氣的穩(wěn)定性急需解決。有許多標(biāo)氣配制人員，對(duì)氣瓶處理重視不夠，加之用戶對(duì)此認(rèn)識(shí)不清，這樣該換白鋼閥門的不換，該做涂層的也不做。這樣的標(biāo)氣用于校準(zhǔn)報(bào)警儀器，雖然一般情況下，看不出有問題，但這樣的報(bào)警儀器無疑形同虛設(shè)。有的人認(rèn)為只要進(jìn)行所謂的預(yù)報(bào)和，就會(huì)避免組分破“吃”的問題，但是，假如不進(jìn)行配后的分析，有時(shí)仍將導(dǎo)致組分含量劇增。因此，盡早地進(jìn)行氣瓶處理是配制穩(wěn)定可靠活性標(biāo)氣的重要前提。

2．5標(biāo)準(zhǔn)氣體的定值

    標(biāo)準(zhǔn)氣體按重量法或其它方法制備后，需要采用分析進(jìn)行復(fù)核或定值，尤其對(duì)于那些在制備過程可能會(huì)造成污染、組分在高壓狀態(tài)下易被瓶壁吸附、組分之間可能相互作用的標(biāo)氣。配制穩(wěn)定后，對(duì)其含量進(jìn)行評(píng)價(jià)或再次定值是標(biāo)氣制備過程中必不可少的重要過程。有的氣體通過儀器可以直接定值，如：氧分析儀、水分析儀，這些分析儀器必須被法定計(jì)量較準(zhǔn)，但有些組分必須用準(zhǔn)確、可靠的

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值。通常的做法是選用上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來標(biāo)定，如用一級(jí)標(biāo)物來校準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)物，或采購在本行業(yè)有一定影響和資質(zhì)，實(shí)力較強(qiáng)的單位的產(chǎn)品來定值。由于一級(jí)標(biāo)物數(shù)量、品種較少，價(jià)格昂貴，因此，在實(shí)際操作中，除為了獲證的需要，廣大標(biāo)氣同行很少購買一級(jí)標(biāo)物。由于標(biāo)氣品種繁雜，凡是有一定儀器和經(jīng)驗(yàn)的氣體生產(chǎn)單位和技術(shù)人員，基本上都采用自定的方法來校準(zhǔn)自配的標(biāo)氣，有些單位用重量法配制的標(biāo)氣來定值自配的標(biāo)氣，采用這種方法實(shí)際上沒有太大的價(jià)值。早在20世紀(jì)80年代，我國各大實(shí)驗(yàn)室基本上都采用靜態(tài)容積法來配制標(biāo)準(zhǔn)氣體，這種方法用來標(biāo)定某些氣體在今天仍有很大的意義。我們?cè)啻螌?duì)CO，

CH，OH、丙烯腈、乙腈等組分標(biāo)氣進(jìn)行靜態(tài)容積法配制，效果不錯(cuò)。同以往不同的是，在采用玻璃大球配氣時(shí)，對(duì)組分氣我們采用精密的注射法同差壓計(jì)相結(jié)合，而對(duì)平衡氣如：N2H2、Ar、He，我們則采用重量法，因?yàn)榇笄虻捏w積多為5000 mL以上，因此采用高精密天平，可以大大降低稱量誤差。重量法、靜態(tài)容積法，具有操作簡便、安全可靠、數(shù)值準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，是一種十分值得推廣的定值

方法。

3結(jié)論

    通過廣大從業(yè)者的艱辛努力，中國標(biāo)準(zhǔn)氣體取得了長足的發(fā)展，但同發(fā)達(dá)國家相比，仍有一定的差距，這些問題，需要政府有關(guān)部門和廣大的科技工作者相互合作，共同解決。唯有如此，中國的標(biāo)氣行業(yè)才能健康有序地發(fā)展。