O 引 言

天 然气 标准 物质 是 天然 气 组成 分析 必 须 的计量 器具之一 。利用称量法研制合成天然气标准物质 时 ，原料气加入质量 、纯度 以及组分分子量是建立计 量 溯 源性 的基 本三 要 素。合成 天然 气标 准物 质 的原料气通 常包 括氮 气 、二 氧化 碳 以及 甲烷 到 正 己烷等 饱 和烷 烃 。 纯气 中杂质的含量可以简单地通过面积归一化 或外标 法 获得[53。面积 归一 化法 忽略 了不 同物 质在 检 测器 上 响应 系数 的差 异 ：另一 方 面 ，直 接分 析 纯气 样 品往往会导致检测器过载 ，降低杂质峰与主峰的分离 度 ，甚至 出现 杂 质峰被 主 峰掩 盖 的现 象 。基 于此 ，本 文利用高纯氦气将纯气稀释为约 0．01mol／mol的二 元混合气 ．然后通过分析二元混合气中的杂质浓度 可 以间接计 算 出纯气 中相 应 杂质 的含 量 。

1 实验部分

1．1 仪器和 试剂

电子 比较 器 (XP26003L，瑞 士 梅 特 勒 )，最 大 称 量 26．1kg，感量 1mg，用于制备混合气体 时的氦气 称量 ；高精密度电子天平 (ME614S，德国赛多利斯公 司 )，最大称量 610g，感量 0．1mg，用 于制备 混合气 体时烷 烃 纯气 的称 量 。 气相色谱仪 (7890A，美国安捷伦 )，用于测定烃 类 组分 含 量 。其 配 置及 设定 参数 如 下 ：氢火 焰检 测 器 (FID)，温 度 250℃ ；色 谱 柱 采 用 HP—AL／KCL(50m× 0．530mm，15 m)，柱温 120oC保持 5rain，然后 以 10oC／min的速度升至 180℃并保持 9min：进样 口温 度 250℃，分流 比20：1。 气相色谱仪 (GC9560，上海华爱色谱分析技术有 限公 司 )，用 于测 定 无 机组 分 含 量 ，其 配 置 及 设定 参 数 如下 ：脉 冲氦 离子 化检 测器 (PDHID)，温 度 150℃； 色谱柱采用 5A分子筛填充柱(2m)和 PorapakQ填 充 柱 (4m)，柱 温 50℃ ；进样 口温 度 100℃ ，不分 流 。 氦 中氮 、二 氧 化碳 、甲 烷 、乙 烷 、丙 烷 、丁 烷 、戊 烷 、正己烷多元气标准物质 (中国计量科学研究 院)。 含 量 为 1 10Ixmol／mol，扩 展 不 确 定 度 为 3％ (k=2)； 氦中氢、氧、氮、一氧化碳、甲烷、二氧化碳多元气标准物 质 (中 国计 量 科 学 研 究 院 )，含 量 为 1～10txmol／mol， 扩展不确定度为 5％(：2)；高纯氦气 (BIP，氦普北 分气体有限公 司)，纯度>99．999％，用于纯气样品的 稀 释 。

1．2 稀释 纯气 样 品

试 验 采 用 的 甲烷 (CH4)、乙烷 (C2)、丙 烷 (c3)、 异 丁 烷 (i—C4)、正 丁烷 (I1一C4)、新 戊 烷 (neo—C5)、异 戊 烷 (i—C5)、正 戊 烷 (n—C5)、正 己烷 (n—C6)9种纯 试 剂样 品的标称纯度为 0．988—0．9999mol／mol。假 设上 述 试 剂 纯 度 均 为 0．99tool／tool，相 对 扩 展 不 确定 度 为 2％。利 用高纯 氦气将上 述纯气 稀释 为 0．01mol／mol 的混合气体 ，为了便于描述将该混合气体定义为“稀 释纯 气样 品 ”。根 据称 量法 原理 可 以计算 稀释 纯气 样 品的摩尔分数，稀释过程 中称量质量及计算结果 见表 1。称量 过 程对 稀 释 纯气 样 品含 量 的相 对 不 确 定度贡献为 0．025％，相对于纯气纯度贡献 的不确定 度可 以忽 略不 计 ，即稀 释 纯气 样 品含 量 的 相 对 扩 展 不确 定度 评估 为 2％。