水分離指數(shù)儀的校準及分析精度的影響因素

水分離指數(shù)儀的校準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,它們也會降低燃料的水分離指數(shù)。所以測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重要指標。在SH/T0616-1995噴氣燃料水分離指數(shù)測定法(手提式分離儀法)中規(guī)定儀器在使用前應定期校準,校準的方法是測定自配一系列的標準溶液。然而作者在實際校驗工作中發(fā)現(xiàn)自配標準溶液的準確性無從驗證,同時發(fā)現(xiàn)攪拌器的速率、光電測量池的準確、推動時間的控制、攪拌軸是否垂直、聚結器是否通過鑒定、容量瓶的吸附性以及基礎溶液的芳烴含量等因素對儀器校準、分析結果均影響很大;同時SH/T0616-1995是等效采用ASTMD3948-93,ASTMD3948在99年已做了修訂。為此本文對各因素影響程度進行了考察的同時,對SH/T0616-1995和ASTMD3948-99a進行了比較。1實驗部分1.1水分離指數(shù)儀美國EMCEE公司的手提式MarkVDeluxe1140型水分離指數(shù)儀;國產(chǎn)注射器和進口注射器(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)聚結器、微量水注射器。1.2試劑OT氣溶膠:美國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方法進行測定,在規(guī)定情況下將噴氣燃料和水(50mL∶50μL)乳化后,定量地通過一個裝有標準過濾墊片的聚結器,通過光電測量池測定其通過聚結器后的濁度,以光電計的讀數(shù)作為噴氣燃料的水分離指數(shù)。試驗選擇A程序進行。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器時脫除懸浮水(乳化水)的能力愈強。為了研究不同因素對分析和校準的準確度的影響,作者自行設計了光電測量池的校準方法,設定不同的攪拌速率、主軸的相對位置、注射器推動時間、配制不同芳烴含量的參比液等試驗條件,分別按SH/T0616-1995方法進行測定,并將測試結果與OT氣溶膠的標準數(shù)據(jù)進行對比,從得到分析和校準的準確度。2結果與討論2.1進行日常監(jiān)控的注意事項打開儀器操作面板,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準的濾光器對光電池進行校準的初始值。由于光電池是儀器的檢測器,它關系著測定結果的正確與否。通常廠家不會配置標準的濾光器給最終用戶來校準光電池,所以我們自己采用兩步簡易的方法來進行日常的監(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,儀器顯示測定值Read2,也記錄下該值;以這兩測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,與參考值進行對比。發(fā)現(xiàn)有變化了,就要按SH/T0616-1995方法配制標準溶液對儀器進行校準,若測得標準溶液的水分離指數(shù)結果超出方法給出的可接受范圍,建議請維修工程師到現(xiàn)場調(diào)整。2.2器的轉速和轉速當配制一系列標準溶液(根據(jù)SH/T0616-1995方法配制)進行儀器校準時,出現(xiàn)檢測結果偏大的情況,于是,在測定樣品的水分離指數(shù)的同時用紅外測速器檢查儀器攪拌器的轉速,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值為“EMU@25000=9.5V”。咨詢生產(chǎn)廠家的客戶服務部,該儀器對于攪拌器速率規(guī)定為25000±1000rpm。結果偏高的數(shù)據(jù),測得轉速低于規(guī)定的25000±1000rpm;于是按廠家的規(guī)定調(diào)整轉速后,結果落在可接受的范圍。因為攪拌器轉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確度,應按廠家規(guī)定的轉速比較合適。由于調(diào)整轉速涉及到調(diào)整儀器內(nèi)部的電位器,當發(fā)現(xiàn)或懷疑轉速不對,最好請維修人員到現(xiàn)場調(diào)整。2.3水分離指數(shù)的測定在SH/T0616-1995和ASTMD3948-99a中均提示到:把注射器筒放入攪拌器時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含0.4mL/LOT氣溶膠的標樣,進行水分離指數(shù)測定,并仔細觀察注射器桶與攪拌器軸的位置,發(fā)現(xiàn)結果相差較大,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,影響了攪拌器的轉動,同時也影響了水分離指數(shù)的測定結果。2.4推進時間越差時,水分離指數(shù)測定的結果會出現(xiàn)重復現(xiàn)象;SH/T0616-1995程序A規(guī)定注射器的推進時間是45±2s。對樣品進行4次水分離指數(shù)重復測試,同時測定推進時間,測定結果見表4。從表可看到儀器的推進時間穩(wěn)定在45±2s,而且水分離指數(shù)測定結果的相對標準偏差只有0.0078%,重復性好。那么,推進時間超出45±2s時,結果會出現(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,改變注射器的推進時間,并在不同推進時間下測定樣品水分離指數(shù),測定結果見表5。注射器推進越慢,樣品通過聚結器排出的時間越長,樣品中的水分被吸附越多,從表也可看到注射器的推進時間大于47s時分析結果均偏高,所以必須定期檢查推進時間是否控制在45±2s,若超出范圍可自行調(diào)節(jié)電位器至標準值范圍。2.6聚結器的生產(chǎn)我們最初建立該分析崗位時,曾經(jīng)采用兩種廠家購買的注射器套件(包括聚結器),一種是EMCEE公司原裝的進口注射器套件,一種是國產(chǎn)的注射器套件。分別用這兩廠家生產(chǎn)的聚結器測定標準樣品(按SH/T0616-1995方法配制)的水分離指數(shù),發(fā)現(xiàn)測定結果存在差異,結果見表6。從以上數(shù)據(jù)看到,采用不同廠家生產(chǎn)的聚結器,聚結器的品質(zhì)不同,分析結果有差異。但是只要該產(chǎn)品在使用前經(jīng)過標準溶液校準,水分離指數(shù)測定結果在可接受范圍內(nèi)的均可以使用。2.7標準溶液的測定2.7.1容器的預處理使用新的或非平衡的容量瓶配制標準試劑時,OT氣溶膠可能會被吸附到容器壁上,也會導致水分離指數(shù)測定結果偏高。行標SH/T0616-1995沒有指出容器有吸附時如何處理,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氣溶膠的兩個標準液,將容量瓶浸泡后,測定水分離指數(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)結果就落在了可接受范圍了?？梢?容量瓶經(jīng)過浸泡后可以有效地提高測量的準確度,這是因為容器壁表面吸附的OT氣溶膠已飽和,達到平衡。2.7.2參比基礎液對水分離指數(shù)的影響在行標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)儀器上評定結果為97或99以上”,并未指明對芳烴含量的要求。而查ASTMD3948-99a的標準,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準溶液,測定水分離指數(shù),結果見表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)的結果。所以在選擇參比溶液配制標準樣品時,應該參照ASTMD3948-99a,選擇含芳烴在10%～20%(v/v)之間的參比基礎液,這樣分析更準確。這是因為OT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進行儀器校準(1)為確保儀器的完好及分析的準確性,在采用SH/T0616-1995的同時應該參照ASTMD3948-99a方法的規(guī)定,特別注意以下幾點:①測定時要檢查光電池、攪拌速度、注射器的推進時間是否符合規(guī)定。②測