再谈中国气体标准物质(标准气体)

原作者：孙福楠，王秋娥，吴江红
出处：(光明化工研究设计院，辽宁大连甘井子116031)
详细介绍了我国标准气体制备过程中存在的诸多问题，对如何解决这些问题提出了具体方案。中国标准气体行业自改革开放以来，发展极为迅猛，从业人数不断增加，为了缩短我国标准气体同发达国家的差距，广大特种气体工作者应从理论到实际，认真把握标准气体制备过程中的每个环节，使我国标准气体质量发生质的飞跃。

1前言

  标准气体是仪器、仪表评价标准过程中必不可少的基量物质，它具有复现、保存和量值传递等基本功能。改革开放以来，我国高科技事业发展迅猛，极大地推动了我国计量标准物质的发展，尤其是我国几大乙烯工程的相继开车投产，对各种标准气体的需求量激增。由于标准气体制造具有投资少、见效极快的行业特点，因此，目前我国进入该领域的人数逐年增多，使得标准气体市场出现了空前的竞争势头，并且这种情况愈演愈烈。竞争的结果使广大标准气体使用者能主动、方便地购买到价格十分低廉的产品，但同时也造成了本行业利润下滑，质量受到不同程度的影响。笔者在以往的文章中曾就我国标准气体生产过程中存在的若干问题进行过论述(详见《低温与特气》2002年第六期33页)。本文根据当今的市场特点，再次就我国标准气体存在的问题进行论述，希望得到广大读者的共鸣，以推动中国特气行业健康、稳定、有序地发展。

2我国标准气体存在的问题

2．1  标准气体生产资质审批较松

    标准气体制备包括气体分析检测、气瓶处理、高纯原料气的生产与纯化(或采购)、标准气体的制备等多个环节。每一个环节发生细微的错误，都将导致标准气体的质量失准。因此，国际许多知名气体公司认为，工业气体属资本投入，而特种气体中的标准气体比拼的是技术。一瓶高难度的标准气体其价格通常会超过一卡车瓶装工业气体(有的地方每瓶工业氧仅卖6元钱)，而从国外进口标准气体其价格是十分昂贵的。由于标准气体具有溯源功能，属国家计量控制的范畴，在质量争议中，它具有仲裁作用。因此，生产制备标准气体所需的工具应具有相当高的灵敏度，同时需要一系列的训练有素的专业技术人才。所以，标气制备看起来容

易，但真正做到准确、稳定、可靠，却并非易事。然而，我国目前标准气体准入门槛太低，仅靠一份研制报告，就会轻松获得标准气体生产许可证。从我国的标准物质目录上可以看到，我国标准物质品种很多，并且品种制备难度很大。这些所谓的标准物质真正含金量有多高，同国外标气的准确度有多大差别，即使是组分相同，由不同厂家生产的相同浓度的标气能否比对成功，广大从业者心知肚明。

笔者建议：在审查标准物质资质时，有关部门在标准方面要控制得严格些，对申请单位的人力资源、基础设施要有严密的考核措施，这些考核的条款、考查的方式要公开、公平、公正、有效、透明，唯有如此，才能从源头把关，使我国的标准气体生产有一个较高的起点。同时，政府的相关部门能负起责任，加强监督我国的标气生产，而不是出了问题再抓再管。

2．2高纯原料气体难找

    高纯原料气体的质量对标准气体制备的准确性，起着至关重要的作用。原料气的不确定度是构成标准气体合成不确定度的极为重要部分，因此，没有高质量的高纯原料气，就根本制备不出高准度的标准气体。也正因如此，我国早在20世纪80年代，为了标准气体制备的需要，原化工部对我国的高纯气体研制给予了多年的资金支持，广大特气工作者为此进行了气体合成、净化、分析等系列工作，取得了骄人的成绩。因此，我们从标准物质目录上可以找到多种早期批准的高纯气体标准物质。

由于高纯气体(如：高纯有机气体)用量小，品种杂，要求纯度极高，且为避免各净化装置相互玷污，又不能相互合并共用，因此，在一切以市场为中心的环境下，真正能静下心搞好每种高纯气体并非易事。近年来，由于标准气体行业竞争加剧，利润下滑，标气生产厂对所用的高纯原料气进价也十分计较，大量低价的劣质原料气也随之出现，如将工业硫化氢当成高纯硫化氢出售。其实目前市面所常见的硫化氢多为硫加氢(S+H2一H2S)干法合成的工业级H2S，其中含有3％～5％的H2，如此高的杂质含量，对配制含H2S组分的标气的影响是显而易见的。市场上有用工业溶解乙炔当作高纯乙炔来配气，由于溶解乙炔含大量的溶剂——丙酮，因此，用户时常抱怨乙炔标准气不准。其实．乙炔中含丙酮多少取决于环境温度，也就是说冬夏两季乙炔中含的丙酮差距较大，这就是客户在冬夏两季采用相同浓度的两瓶标气，却存在很大误差的原因。其结果是，用户一直会将不合格的产品当成合格品，而真遇到合格品他们却认为是假货。

2．3分析检测仪器不足

    标准气体在配制前后，都需要分析检测。近几年标准气体组分正由“10-6向“lO-9发展，国产仪器、仪表等价格相对不高，但可靠性较差；进口仪器质量稍好，但其价格较为昂贵，并且更新较快。标气生产时需要多种专用的检测仪器，国外气体公司都拥有大量先进的检测仪器，因此，国外气体配气程序中经常可以看到采用注射的方法。实际上，他们在配制时，为避免多次稀释造成的人力、物力的浪费，多采用上述方法配制，然后用高灵敏度的仪器进行分析，而所用的仪器是被有证标准物质(CaM)进行校准的。这种方法时常在N2-O2标气制备中使用。如何解决国内标气生产厂因资金不足，导致仪器匮乏的问题将是一个长期难以解决的问题。目前标气市场竞争加剧，市场难做，奢想花上百万购买进口仪器，不是一般公司能做到的。仪器不足或分析技术不过关，是导致我国许多标准气体质量不高的重要原因之一。

2 4活性组分急需解决气瓶处理技术

    近几年，催化剂活性越来越高，人们对所生活和工作的环境越来越重视，这要求活性标准物质如含硫、含氯、含氟、含氰化氢(HCN)、含氨的标准气浓度越来越低。由于这些气体化学活性极高，在一般气瓶中，其稳定性很差。发达国家对气瓶处理技术十分重视，各种处理技术各有特点。如：镀镍、镀金、涂覆有机高分子。而我国仅在“八五”期间开展过此方面的工作，但时至今日，有些处理技术仍满足不了市场的需求，如N2～10×10一C12以下浓度标气的稳定性急需解决。有许多标气配制人员，对气瓶处理重视不够，加之用户对此认识不清，这样该换白钢阀门的不换，该做涂层的也不做。这样的标气用于校准报警仪器，虽然一般情况下，看不出有问题，但这样的报警仪器无疑形同虚设。有的人认为只要进行所谓的预报和，就会避免组分破“吃”的问题，但是，假如不进行配后的分析，有时仍将导致组分含量剧增。因此，尽早地进行气瓶处理是配制稳定可靠活性标气的重要前提。

2．5标准气体的定值

    标准气体按重量法或其它方法制备后，需要采用分析进行复核或定值，尤其对于那些在制备过程可能会造成污染、组分在高压状态下易被瓶壁吸附、组分之间可能相互作用的标气。配制稳定后，对其含量进行评价或再次定值是标气制备过程中必不可少的重要过程。有的气体通过仪器可以直接定值，如：氧分析仪、水分析仪，这些分析仪器必须被法定计量较准，但有些组分必须用准确、可靠的

标准物质定值。通常的做法是选用上一级标准物质来标定，如用一级标物来校准二级标物，或采购在本行业有一定影响和资质，实力较强的单位的产品来定值。由于一级标物数量、品种较少，价格昂贵，因此，在实际操作中，除为了获证的需要，广大标气同行很少购买一级标物。由于标气品种繁杂，凡是有一定仪器和经验的气体生产单位和技术人员，基本上都采用自定的方法来校准自配的标气，有些单位用重量法配制的标气来定值自配的标气，采用这种方法实际上没有太大的价值。早在20世纪80年代，我国各大实验室基本上都采用静态容积法来配制标准气体，这种方法用来标定某些气体在今天仍有很大的意义。我们曾多次对CO，

CH，OH、丙烯腈、乙腈等组分标气进行静态容积法配制，效果不错。同以往不同的是，在采用玻璃大球配气时，对组分气我们采用精密的注射法同差压计相结合，而对平衡气如：N2H2、Ar、He，我们则采用重量法，因为大球的体积多为5000 mL以上，因此采用高精密天平，可以大大降低称量误差。重量法、静态容积法，具有操作简便、安全可靠、数值准确的优点，是一种十分值得推广的定值

方法。

3结论

    通过广大从业者的艰辛努力，中国标准气体取得了长足的发展，但同发达国家相比，仍有一定的差距，这些问题，需要政府有关部门和广大的科技工作者相互合作，共同解决。唯有如此，中国的标气行业才能健康有序地发展。