微量定量環(huán)測量裝置和測量方法的研究

何云馨　許愛華　王春輝　趙楊蘭　陳朝陽　孫倩蕓　李鋒麗

(1.山東省計量科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014；2.鄒平縣計量測試檢定所，鄒平 256200；3.中國測試技術(shù)研究院，成都 610021；4.青島舜宇恒平儀器有限公司，青島 266100)

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微量定量環(huán)測量裝置和測量方法的研究

何云馨1許愛華1王春輝2趙楊蘭3陳朝陽4孫倩蕓1李鋒麗1

(1.山東省計量科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014；2.鄒平縣計量測試檢定所，鄒平 256200；3.中國測試技術(shù)研究院，成都 610021；4.青島舜宇恒平儀器有限公司，青島 266100)

設(shè)計了一種氣液雙路自動切換裝置，研究了微量定量環(huán)體積的測試方法。結(jié)果顯示，氣液雙路自動切換裝置能準(zhǔn)確將定量環(huán)中純凈水切換出來，再利用智能電子天平稱重法自動計算定量環(huán)定量體積，測定結(jié)果與理論值基本一致。

氣液雙路自動切換裝置微量定量環(huán)稱重法

色譜(high performance liquid chromatography)法是一種廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析和藥物分析領(lǐng)域的高效分離分析技術(shù)，能夠?qū)⒋郎y樣品的不同組分分離并予以定性和定量分析[1]。高效液相色譜法、離子色譜法的應(yīng)用范圍較廣，而微量定量環(huán)是此類方法中必不可少的定量分析儀器，其作用是固定樣品進(jìn)樣量，為樣品中物質(zhì)的含量被準(zhǔn)確測量提供了重要保障[2，3]。同時，通過規(guī)定定量環(huán)體積可以準(zhǔn)確評價各色譜儀器的性能，比如在JJG823-2014離子色譜儀檢定規(guī)程[4]中規(guī)定了通過25μL或當(dāng)量于25μL的定量環(huán)進(jìn)行最小檢出濃度的檢定。在JJG705-2014液相色譜儀檢定規(guī)程[5]中明確規(guī)定了通過規(guī)定了通過20μL或當(dāng)量于20μL的定量環(huán)進(jìn)行最小檢出濃度的檢定，因此如何準(zhǔn)備對定量環(huán)體積進(jìn)行準(zhǔn)確測定顯得尤為重要，成為最終計量數(shù)據(jù)的出具提供客觀真實的依據(jù)的關(guān)鍵因素。

由于微量定量環(huán)體積小，很難直接對其體積進(jìn)行測量。使用常規(guī)的間接稱重法，即用定量環(huán)滿環(huán)的重量減去空環(huán)的重量來計算體積，這種方法計算的誤差較大、不易操作且不便于連續(xù)多次測量。目前各國內(nèi)各生產(chǎn)廠家采用與進(jìn)口定量環(huán)進(jìn)行比對的方法來計算定量環(huán)體積，此方法不能有效溯源，不具有客觀性。因此，研究一種能準(zhǔn)確測量定量環(huán)體積的方法尤為重要。本實驗針對此問題研制了一套微量定量環(huán)體積的測試裝置，并且最終通過重量法來實現(xiàn)溯源，很好的解決了微量定量環(huán)體積的準(zhǔn)確度測量問題和溯源問題。

1　實驗部分

1.1主要設(shè)備與試劑

注射泵：ZS-5型，0～5mL，濟(jì)南吉晟光電科技有限公司；六通閥：Rheodyne 7750E,耐壓35MPa,美國羅丹妮公司；電子天平：MS105du,0～42g/0.01mg，瑞士梅特勒托利多公司；電導(dǎo)檢測器：DDC-2，池體積0.8μL，青島盛瀚色譜技術(shù)有限公司；定量環(huán)管：PEEK材質(zhì)，0.5mm內(nèi)徑，青島普仁儀器有限公司。

1.2實驗方法：

實驗采用直接稱重法，設(shè)計了一種氣液雙路自動切換裝置，將定量環(huán)中的純水自動切換至空氣流路中，由空氣注射泵將其打出來進(jìn)行直接稱重，具體工作原理如圖1、圖2所示。

a.水注射泵通過1#口，將純凈水注入待測定量環(huán)(2#口,5#口之間)中；

b.六通閥自動切換流路，將六通由圖1所示切換為圖2所示；

c.待測定量環(huán)中的水被空氣注射泵推出，由4#口流出被智能電子天平收集并自動讀取重量值。

在恒定溫度條件下，通過上述測試重復(fù)N次，計算重量平均值。再依據(jù)該溫度條件下水的密度

來計算水體積，即定量環(huán)體積。其公式計算如下：

式中：VL為定量環(huán)體積；

M水為N次測得重量的平均值；

ρ水為水在設(shè)定溫度條件下的密度；

VS為裝置死體積，由間接稱重法測得。通水實驗后，將裝置六通閥閥頭拆下，稱取其重量，再將其放入45℃恒溫箱內(nèi)烘干4小時，取出后稱取其重量，通過計算重量差來計算死體積。

2　實驗結(jié)果及結(jié)論

2.1微量定量環(huán)體積的測量

現(xiàn)取內(nèi)經(jīng)0.5mm的PEEK管12.8cm做為定量環(huán)管，連接到裝置中(圖1中2#和5#之間連接)進(jìn)行實驗，累計24次，定量環(huán)的理論計算值為25.12μL(V=πr2h，公式中π為圓周率，r為底面半徑，h為高度)，通過間接稱量法，計算裝置死體積為0.8μL，實驗數(shù)據(jù)見表1。

表1　25μL定量環(huán)實驗數(shù)據(jù)

由表1可見，該裝置測量結(jié)果為25.04μL，與理論值(25.12μL)相差僅為0.08μL，結(jié)果基本一致。

同樣方法分別取內(nèi)徑0.5mm的PEEK管25.5cm、51cm、102cm做為定量環(huán)管，連接到裝置中(圖1中2#和5#之間連接)進(jìn)行實驗，其定量環(huán)的理論計算值分別為50.07μL、100.09μL、200.18μL，測得數(shù)據(jù)如表2、表3、表4所示。

表3　100μL定量環(huán)實驗數(shù)據(jù)

表4　200μL定量環(huán)實驗數(shù)據(jù)

通過以上實驗可知，利用裝置測試的結(jié)果與理論值基本一致，本裝置可用于微量定量環(huán)體積的測量。

3　結(jié)語

通過研究設(shè)計的氣液雙路自動切換裝置，對微量定量環(huán)體積進(jìn)行了測量，結(jié)果表明，該裝置可以滿足微量定量環(huán)測量要求，并且測量結(jié)果可以溯源至法定計量單位克(g)，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

[1]傅若農(nóng).色譜分析概論[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2000：4.

[2]汪正范.色譜定性與定量[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：128.

[3]何世偉.色譜儀器[M]杭州：浙江大學(xué)出版社，2012：173.

[4]史乃捷，王茜，許愛華，等. JJG 823-2014《離子色譜儀檢定規(guī)程》.

[5]何雅娟，何海紅，趙敏. JJG 705-2014《液相色譜儀檢定規(guī)程》.

收稿日期：2015-12-10

Research on measurement of micro quantitative loop.

He Yunxin1,Xu Aihua1,Wang Chunhui2,Zhao Yanglan3,Chen Zhaoyang4,Sun Qianyun1,Li Fengli1

(1.ShandongInstituteofMetrology，Jinan250014,China；2.ZoupingInstituteofMetrologyandTesting,Zouping266200,China; 3.NationalInstituteofMeasurementandTestingTechnology,Chengdu610021,China,4.QingdaoSunnyHengpingInstrumentCo.,Ltd.,Qingdao266100,China)

A gas-liquid two-way automatic switching device was designed. Based on the device, the volume of micro loop could be automatically calculated by using intelligent electronic weighing scales method. The result was consistent with the theoretical value.

gas-liquid two-way automatic switching device; micro; quantitative loop; gravimetric method

2015-10-23

國家重大科學(xué)儀器開發(fā)專項:《多功能離子色譜儀的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化》(2012YQ090229)

何云馨，女，碩士，工程師，主要從事化學(xué)計量工作， E-mail：hyx0394277@163.com。

10.3936/j.issn.1001-232x.2016.02.004