Как известно, поверочные газовые смеси — это эталонные смеси чистых газов, полученные точным дозированием, с соотношением компонентов, которое подбирается определённым образом. Такие смеси могут быть серосодержащими, бинарными, а также имитаторами природного газа (ИПГ), о которых пойдёт речь далее.
Имитаторы природного газа — это стандартные образцы, состоящие, в основном, из метана и других компонентов (например, из этана, пропана, высших УВ, диоксида углерода и др.) в количестве от 10 и более. ИПГ по своему составу схожи с природным газом, который, в свою очередь, также является смесью метана и других газов, добываемых из осадочных горных пород Земли. ИПГ предназначаются в первую очередь для поверки, калибровки и градуировки газоаналитического оборудования.
Главное отличие имитаторов природного газа от непосредственного природного газа заключается в том, что имитаторы представляют собой синтетические газы, то есть их получают посредством химических реакций, а не сбором в природных условиях. Так, любые ИПГ должны обладать полной совместимостью с природным газом: оба газа должны обладать одинаковыми физическими свойствами для их одинакового хранения и транспортировки по газопроводам, схожим химическим составом и, следовательно, одинаково низкой коррозионной активностью. Также стоит отметить, что, абстрагируясь от газоаналитических измерений, основная ценность производства любых синтетических природных газов заключается в возможности замены ими природного газа в экологических соображениях. Рассмотрим, наконец, из чего состоят типичные ИПГ на конкретных примерах: ИПГ-1, ИПГ-7. Данные смеси содержат метан, кислород, диоксид углерода и различные углеводороды. Процентный состав компонентов представлен в таблице 1 и 2.
Остановимся чуть подробнее на методах получения ИПГ. Основные пути производства ИПГ представлены на рисунке 1.
Как видно, ИПГ производят, например, газификацией, газоочисткой угля и сухой биомассы. При производстве ИПГ из твердого сырья, такого, как уголь или биомасса, основным этапом преобразования является газификация, при которой образуется газ, содержащий смесь конденсирующихся газов. Процесс газификации представляет собой серию преобразований, нужных для перехода от твердого топлива к газообразному продукту путём осушки, пиролиза. Этим способом производятся газы: H2, CO, CO2 и CH4 и прочие CxHy. Такие примеси, как дёготь, соединения серы, галогениды также присутствуют в продуктивных газах, полученных из биомассы. Загрязняющие вещества снижают производительность оборудования, поэтому газоочистка необходима для снижения содержания примесей.
Имитаторы природного газа, как уже было сказано, являются поверочными газовыми смесями и широко применяются в газоаналитических измерениях. С их помощью осуществляется градуировка и калибровка, например, газовых хроматографов (рисунки 3 и 4).
Градуировка это процесс нанесения отметок на шкалу средства измерения и определение значений измеряемой величины, соответствующих уже нанесенным отметкам для составления градуировочных зависимостей. Калибровка – это способ поверки измерительных приборов, заключающийся в сравнении различных мер или отметок шкал в различных комбинациях и вычислении по результатам сравнений значений отдельных мер или отметок шкалы исходя из известного значения одной из них.
Поверка же средств измерений — это операции, выполняемые с целью подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.
Газовый анализ невозможен без построения различных градуировочных зависимостей аналитического оборудования, позволяющих определять искомое содержание компонента в пределах допустимой методом погрешности. Для решения подобных задач применяются ИПГ в роли стандартных образцов. Так, ИПГ используются в методе абсолютной калибровки в хроматографическом анализе. Строят калибровочные кривые, связывающие площадь хроматографического пика с известной концентрацией анализируемого вещества, после чего определяют площадь пика для пробы с неизвестной концентрацией и по калибровочной кривой находят его концентрацию. Относительная погрешность данного метода составляет менее 1%. В зависимости от допускаемой погрешности содержания определяемого компонента, ПГС делятся на 3 разряда: нулевой, первый и второй. Как же осуществляется градуировка и калибровка газового хроматографа с помощью ИПГ?
Хроматография представляет собой метод разделения и анализа, который заключается в перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке
подвижной фазы с многократным повторением сорбционно-десорбционных актов. Разделяемые вещества распределяются между двумя несмешивающимися фазами — подвижной и неподвижной. В газовой хроматографии подвижная фаза находится в состоянии газа или пара — инертный газ (газ-носитель). Неподвижная фаза — высокомолекулярная жидкость на твёрдом пористом инертном носителе. По мере движения по хроматографической колонке смесь многократно распределяется между подвижной и неподвижной фазой. Разделение возможно из-за неодинакового сродства веществ к этим фазам. Компоненты газовой смеси по-разному задерживаются в слое неподвижной фазы (компонентам с большей растворимостью в ВМС нужно больше времени для выхода из жидкой фазы, чем компонентам с меньшей растворимостью). После выхода из колонки вещества регистрируются детектором. Градуировка ГХ нужна для того, чтобы получить зависимость между концентрацией определяемого вещества и сигналом хроматографа. В общем случае градуировка сводится к измерению растворов с известными концентрациями по всем определяемым веществам. Применительно к газам, если нужно осуществить анализ природного газа, то градуировку проводят по ИПГ, которые обладают максимально приближёнными концентрациями компонентов к определяемым. Калибровка ГХ заключается в нахождении для каждого компонента анализируемой смеси зависимости высоты или площади пика — определяемого параметра — от концентрации этого компонента в смеси. Напомним, что хроматографический пик — это максимум компонента в смеси, а по высоте пика вычисляется количество вещества, прошедшее через колонку.
Таким образом, имитаторы природного газа, состоящие преимущественно из метана, являются разновидностью поверочных газовых смесей и призваны имитировать состав природного газа, заменять его. Основная область применения ИПГ в аналитической химии — это поверка, калибровка и градуировка газоаналитического оборудования. Если вам необходимо осуществить закупку имитаторов природного газа, например, ИПГ-12, ИПГ-13, ИПГ-14, ИПГ-15, ИПГ-16, ИПГ-17, то вы можете обратиться в компанию "Хогаз".
В компании "Хогаз" вы можете приобрести поверочные газовые смеси, моногазы, сварочное оборудование, соединения редких и редкоземельных металлов и др. сопутствующие товары.
Оформить заказ можно через сайты hogas.ru и hogas.su, а также через магазины на Авито, OZON, Wildberries и Яндекс.Маркете.