水分離指數(shù)儀的校準(zhǔn)及分析精度的影響因素

水分離指數(shù)儀的校準(zhǔn)及分析精度的影響因素

施瓦姆施塔特的水分離指數(shù)是指施瓦姆施塔特通過集中過濾介質(zhì)分離水的難度，它可以反映出表面活性劑，如磺酸鹽和環(huán)烷酸鹽，以及表面活動(dòng)的物質(zhì)。除了燃料本身所含的表面活性物質(zhì)外,各種改善噴氣燃料性質(zhì)所使用的添加劑,如抗氧劑、防冰劑、抗靜電劑或抗磨損添加劑等,大多具有較高的表面活性,它們也會(huì)降低燃料的水分離指數(shù)。所以測(cè)定噴氣燃料的水分離指數(shù)是衡量噴氣燃料潔凈度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在SH/T0616-1995噴氣燃料水分離指數(shù)測(cè)定法(手提式分離儀法)中規(guī)定儀器在使用前應(yīng)定期校準(zhǔn),校準(zhǔn)的方法是測(cè)定自配一系列的標(biāo)準(zhǔn)溶液。然而作者在實(shí)際校驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)自配標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確性無從驗(yàn)證,同時(shí)發(fā)現(xiàn)攪拌器的速率、光電測(cè)量池的準(zhǔn)確、推動(dòng)時(shí)間的控制、攪拌軸是否垂直、聚結(jié)器是否通過鑒定、容量瓶的吸附性以及基礎(chǔ)溶液的芳烴含量等因素對(duì)儀器校準(zhǔn)、分析結(jié)果均影響很大;同時(shí)SH/T0616-1995是等效采用ASTMD3948-93,ASTMD3948在99年已做了修訂。為此本文對(duì)各因素影響程度進(jìn)行了考察的同時(shí),對(duì)SH/T0616-1995和ASTMD3948-99a進(jìn)行了比較。1實(shí)驗(yàn)部分1.1水分離指數(shù)儀美國(guó)EMCEE公司的手提式MarkVDeluxe1140型水分離指數(shù)儀;國(guó)產(chǎn)注射器和進(jìn)口注射器(套件):包括有50mL的塑料注射器筒和柱塞、注射器堵頭、直頸瓶、鋁質(zhì)聚結(jié)器、微量水注射器。1.2試劑OT氣溶膠:美國(guó)fisher公司,固體100%干劑;噴氣燃料餾分油:不含添加劑,并經(jīng)白土處理過,甲苯:分析純。1.3噴氣燃料的水分離指數(shù)按SH/T0616-1995方法進(jìn)行測(cè)定,在規(guī)定情況下將噴氣燃料和水(50mL∶50μL)乳化后,定量地通過一個(gè)裝有標(biāo)準(zhǔn)過濾墊片的聚結(jié)器,通過光電測(cè)量池測(cè)定其通過聚結(jié)器后的濁度,以光電計(jì)的讀數(shù)作為噴氣燃料的水分離指數(shù)。試驗(yàn)選擇A程序進(jìn)行。水分離指數(shù)以0-100單位表示,潔凈透明的噴氣燃料的水分離指數(shù)定為100。水分離指數(shù)愈高,表示燃料的潔凈性愈好,被表面活性物質(zhì)污染的程度愈低,燃料通過過濾性聚結(jié)器時(shí)脫除懸浮水(乳化水)的能力愈強(qiáng)。為了研究不同因素對(duì)分析和校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度的影響,作者自行設(shè)計(jì)了光電測(cè)量池的校準(zhǔn)方法,設(shè)定不同的攪拌速率、主軸的相對(duì)位置、注射器推動(dòng)時(shí)間、配制不同芳烴含量的參比液等試驗(yàn)條件,分別按SH/T0616-1995方法進(jìn)行測(cè)定,并將測(cè)試結(jié)果與OT氣溶膠的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,從得到分析和校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。2結(jié)果與討論2.1進(jìn)行日常監(jiān)控的注意事項(xiàng)打開儀器操作面板,我們可以看到儀器上給出“0.6NDFILTER=61”的數(shù)值,即儀器在出廠前采用一塊標(biāo)準(zhǔn)的濾光器對(duì)光電池進(jìn)行校準(zhǔn)的初始值。由于光電池是儀器的檢測(cè)器,它關(guān)系著測(cè)定結(jié)果的正確與否。通常廠家不會(huì)配置標(biāo)準(zhǔn)的濾光器給最終用戶來校準(zhǔn)光電池,所以我們自己采用兩步簡(jiǎn)易的方法來進(jìn)行日常的監(jiān)控:一是不放置任何東西在池中,直接按儀器上的“Read”鍵,儀器顯示測(cè)定值Read1,記錄下該值;二是將干凈的空的直頸瓶放入池中,再按儀器上的“Read”鍵,儀器顯示測(cè)定值Read2,也記錄下該值;以這兩測(cè)定值作為光電池的參考值(如表1),每次分析前按以上兩步驟操作,與參考值進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)有變化了,就要按SH/T0616-1995方法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn),若測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)溶液的水分離指數(shù)結(jié)果超出方法給出的可接受范圍,建議請(qǐng)維修工程師到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。2.2器的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速當(dāng)配制一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液(根據(jù)SH/T0616-1995方法配制)進(jìn)行儀器校準(zhǔn)時(shí),出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果偏大的情況,于是,在測(cè)定樣品的水分離指數(shù)的同時(shí)用紅外測(cè)速器檢查儀器攪拌器的轉(zhuǎn)速,數(shù)據(jù)如表2。打開儀器操作面板,我們可以看到儀器出廠的檢測(cè)值為“EMU@25000=9.5V”。咨詢生產(chǎn)廠家的客戶服務(wù)部,該儀器對(duì)于攪拌器速率規(guī)定為25000±1000rpm。結(jié)果偏高的數(shù)據(jù),測(cè)得轉(zhuǎn)速低于規(guī)定的25000±1000rpm;于是按廠家的規(guī)定調(diào)整轉(zhuǎn)速后,結(jié)果落在可接受的范圍。因?yàn)閿嚢杵鬓D(zhuǎn)速的大小影響水在油樣中的乳化程度,所以為了提高分析準(zhǔn)確度,應(yīng)按廠家規(guī)定的轉(zhuǎn)速比較合適。由于調(diào)整轉(zhuǎn)速涉及到調(diào)整儀器內(nèi)部的電位器,當(dāng)發(fā)現(xiàn)或懷疑轉(zhuǎn)速不對(duì),最好請(qǐng)維修人員到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。2.3水分離指數(shù)的測(cè)定在SH/T0616-1995和ASTMD3948-99a中均提示到:把注射器筒放入攪拌器時(shí)必須確保注射器筒正好與攪拌器處于同一軸線,且攪拌器不能碰到注射器。于是我們自配了一個(gè)含0.4mL/LOT氣溶膠的標(biāo)樣,進(jìn)行水分離指數(shù)測(cè)定,并仔細(xì)觀察注射器桶與攪拌器軸的位置,發(fā)現(xiàn)結(jié)果相差較大,數(shù)據(jù)如表3。從表3可看出若注射器桶與攪拌器的軸不平行(相應(yīng)觀察到攪拌軸不垂直),軸葉片碰到注射器壁,影響了攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)也影響了水分離指數(shù)的測(cè)定結(jié)果。2.4推進(jìn)時(shí)間越差時(shí),水分離指數(shù)測(cè)定的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象;SH/T0616-1995程序A規(guī)定注射器的推進(jìn)時(shí)間是45±2s。對(duì)樣品進(jìn)行4次水分離指數(shù)重復(fù)測(cè)試,同時(shí)測(cè)定推進(jìn)時(shí)間,測(cè)定結(jié)果見表4。從表可看到儀器的推進(jìn)時(shí)間穩(wěn)定在45±2s,而且水分離指數(shù)測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差只有0.0078%,重復(fù)性好。那么,推進(jìn)時(shí)間超出45±2s時(shí),結(jié)果會(huì)出現(xiàn)怎樣的影響呢?于是我們通過調(diào)節(jié)儀器內(nèi)部的電位器,改變注射器的推進(jìn)時(shí)間,并在不同推進(jìn)時(shí)間下測(cè)定樣品水分離指數(shù),測(cè)定結(jié)果見表5。注射器推進(jìn)越慢,樣品通過聚結(jié)器排出的時(shí)間越長(zhǎng),樣品中的水分被吸附越多,從表也可看到注射器的推進(jìn)時(shí)間大于47s時(shí)分析結(jié)果均偏高,所以必須定期檢查推進(jìn)時(shí)間是否控制在45±2s,若超出范圍可自行調(diào)節(jié)電位器至標(biāo)準(zhǔn)值范圍。2.6聚結(jié)器的生產(chǎn)我們最初建立該分析崗位時(shí),曾經(jīng)采用兩種廠家購買的注射器套件(包括聚結(jié)器),一種是EMCEE公司原裝的進(jìn)口注射器套件,一種是國(guó)產(chǎn)的注射器套件。分別用這兩廠家生產(chǎn)的聚結(jié)器測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品(按SH/T0616-1995方法配制)的水分離指數(shù),發(fā)現(xiàn)測(cè)定結(jié)果存在差異,結(jié)果見表6。從以上數(shù)據(jù)看到,采用不同廠家生產(chǎn)的聚結(jié)器,聚結(jié)器的品質(zhì)不同,分析結(jié)果有差異。但是只要該產(chǎn)品在使用前經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn),水分離指數(shù)測(cè)定結(jié)果在可接受范圍內(nèi)的均可以使用。2.7標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定2.7.1容器的預(yù)處理使用新的或非平衡的容量瓶配制標(biāo)準(zhǔn)試劑時(shí),OT氣溶膠可能會(huì)被吸附到容器壁上,也會(huì)導(dǎo)致水分離指數(shù)測(cè)定結(jié)果偏高。行標(biāo)SH/T0616-1995沒有指出容器有吸附時(shí)如何處理,參照ASTMD3948-99a方法,用含添加劑的溶液浸泡容器至少24h,以平衡容器表面。我們配制了含0.4和0.6mL/L氣溶膠的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)液,將容量瓶浸泡后,測(cè)定水分離指數(shù),數(shù)據(jù)如表7。從表可看出容量瓶經(jīng)過浸泡后,水分離指數(shù)結(jié)果就落在了可接受范圍了。可見,容量瓶經(jīng)過浸泡后可以有效地提高測(cè)量的準(zhǔn)確度,這是因?yàn)槿萜鞅诒砻嫖降腛T氣溶膠已飽和,達(dá)到平衡。2.7.2參比基礎(chǔ)液對(duì)水分離指數(shù)的影響在行標(biāo)SH/T0616中僅規(guī)定“參比溶液選擇一種不含表面活性劑的、清潔的烴類燃料,在水分離指數(shù)儀器上評(píng)定結(jié)果為97或99以上”,并未指明對(duì)芳烴含量的要求。而查ASTMD3948-99a的標(biāo)準(zhǔn),其中規(guī)定了參比溶液的芳烴含量在10%～20%(v/v)之間。于是我們采來加氫航煤1#、2#和3#,熒光族組成法測(cè)得其芳烴含量為9.8%(v/v)、14.0%(v/v)和17.9%(v/v),分別作為參比液配制成含不同氣溶膠濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,測(cè)定水分離指數(shù),結(jié)果見表8。從表可看出,含不同芳烴含量的參比溶液,影響了水分離指數(shù)的結(jié)果。所以在選擇參比溶液配制標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí),應(yīng)該參照ASTMD3948-99a,選擇含芳烴在10%～20%(v/v)之間的參比基礎(chǔ)液,這樣分析更準(zhǔn)確。這是因?yàn)镺T氣溶膠易溶于苯類溶劑,即與芳烴之間具有特別的親和力,芳烴可以使OT氣溶膠更好地分散在油中。3進(jìn)行儀器校準(zhǔn)(1)為確保儀器的完好及分析的準(zhǔn)確性,在采用SH/T0616-1995的同時(shí)應(yīng)該參照ASTMD3948-99a方法的規(guī)定,特別注意以下幾點(diǎn):①測(cè)定時(shí)要檢查光電池、攪拌速度、注射器的推進(jìn)時(shí)間是否符合規(guī)定。②測(cè)