微量定量環測量裝置和測量方法的研究

何云馨　許愛華　王春輝　趙楊蘭　陳朝陽　孫倩蕓　李鋒麗

(1.山東省計量科學研究院，濟南 250014；2.鄒平縣計量測試檢定所，鄒平 256200；3.中國測試技術研究院，成都 610021；4.青島舜宇恒平儀器有限公司，青島 266100)

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微量定量環測量裝置和測量方法的研究

何云馨1許愛華1王春輝2趙楊蘭3陳朝陽4孫倩蕓1李鋒麗1

(1.山東省計量科學研究院，濟南 250014；2.鄒平縣計量測試檢定所，鄒平 256200；3.中國測試技術研究院，成都 610021；4.青島舜宇恒平儀器有限公司，青島 266100)

設計了一種氣液雙路自動切換裝置，研究了微量定量環體積的測試方法。結果顯示，氣液雙路自動切換裝置能準確將定量環中純凈水切換出來，再利用智能電子天平稱重法自動計算定量環定量體積，測定結果與理論值基本一致。

氣液雙路自動切換裝置微量定量環稱重法

色譜(high performance liquid chromatography)法是一種廣泛應用于化學分析和藥物分析領域的高效分離分析技術，能夠將待測樣品的不同組分分離并予以定性和定量分析[1]。高效液相色譜法、離子色譜法的應用范圍較廣，而微量定量環是此類方法中必不可少的定量分析儀器，其作用是固定樣品進樣量，為樣品中物質的含量被準確測量提供了重要保障[2，3]。同時，通過規定定量環體積可以準確評價各色譜儀器的性能，比如在JJG823-2014離子色譜儀檢定規程[4]中規定了通過25μL或當量于25μL的定量環進行最小檢出濃度的檢定。在JJG705-2014液相色譜儀檢定規程[5]中明確規定了通過規定了通過20μL或當量于20μL的定量環進行最小檢出濃度的檢定，因此如何準備對定量環體積進行準確測定顯得尤為重要，成為最終計量數據的出具提供客觀真實的依據的關鍵因素。

由于微量定量環體積小，很難直接對其體積進行測量。使用常規的間接稱重法，即用定量環滿環的重量減去空環的重量來計算體積，這種方法計算的誤差較大、不易操作且不便于連續多次測量。目前各國內各生產廠家采用與進口定量環進行比對的方法來計算定量環體積，此方法不能有效溯源，不具有客觀性。因此，研究一種能準確測量定量環體積的方法尤為重要。本實驗針對此問題研制了一套微量定量環體積的測試裝置，并且最終通過重量法來實現溯源，很好的解決了微量定量環體積的準確度測量問題和溯源問題。

1　實驗部分

1.1主要設備與試劑

注射泵：ZS-5型，0～5mL，濟南吉晟光電科技有限公司；六通閥：Rheodyne 7750E,耐壓35MPa,美國羅丹妮公司；電子天平：MS105du,0～42g/0.01mg，瑞士梅特勒托利多公司；電導檢測器：DDC-2，池體積0.8μL，青島盛瀚色譜技術有限公司；定量環管：PEEK材質，0.5mm內徑，青島普仁儀器有限公司。

1.2實驗方法：

實驗采用直接稱重法，設計了一種氣液雙路自動切換裝置，將定量環中的純水自動切換至空氣流路中，由空氣注射泵將其打出來進行直接稱重，具體工作原理如圖1、圖2所示。

a.水注射泵通過1#口，將純凈水注入待測定量環(2#口,5#口之間)中；

b.六通閥自動切換流路，將六通由圖1所示切換為圖2所示；

c.待測定量環中的水被空氣注射泵推出，由4#口流出被智能電子天平收集并自動讀取重量值。

在恒定溫度條件下，通過上述測試重復N次，計算重量平均值。再依據該溫度條件下水的密度

來計算水體積，即定量環體積。其公式計算如下：

式中：VL為定量環體積；

M水為N次測得重量的平均值；

ρ水為水在設定溫度條件下的密度；

VS為裝置死體積，由間接稱重法測得。通水實驗后，將裝置六通閥閥頭拆下，稱取其重量，再將其放入45℃恒溫箱內烘干4小時，取出后稱取其重量，通過計算重量差來計算死體積。

2　實驗結果及結論

2.1微量定量環體積的測量

現取內經0.5mm的PEEK管12.8cm做為定量環管，連接到裝置中(圖1中2#和5#之間連接)進行實驗，累計24次，定量環的理論計算值為25.12μL(V=πr2h，公式中π為圓周率，r為底面半徑，h為高度)，通過間接稱量法，計算裝置死體積為0.8μL，實驗數據見表1。

表1　25μL定量環實驗數據

由表1可見，該裝置測量結果為25.04μL，與理論值(25.12μL)相差僅為0.08μL，結果基本一致。

同樣方法分別取內徑0.5mm的PEEK管25.5cm、51cm、102cm做為定量環管，連接到裝置中(圖1中2#和5#之間連接)進行實驗，其定量環的理論計算值分別為50.07μL、100.09μL、200.18μL，測得數據如表2、表3、表4所示。

表3　100μL定量環實驗數據

表4　200μL定量環實驗數據

通過以上實驗可知，利用裝置測試的結果與理論值基本一致，本裝置可用于微量定量環體積的測量。

3　結語

通過研究設計的氣液雙路自動切換裝置，對微量定量環體積進行了測量，結果表明，該裝置可以滿足微量定量環測量要求，并且測量結果可以溯源至法定計量單位克(g)，保證了測量結果的準確可靠。

[1]傅若農.色譜分析概論[M]. 北京：化學工業出版社, 2000：4.

[2]汪正范.色譜定性與定量[M].北京：化學工業出版社，2000：128.

[3]何世偉.色譜儀器[M]杭州：浙江大學出版社，2012：173.

[4]史乃捷，王茜，許愛華，等. JJG 823-2014《離子色譜儀檢定規程》.

[5]何雅娟，何海紅，趙敏. JJG 705-2014《液相色譜儀檢定規程》.

收稿日期：2015-12-10

Research on measurement of micro quantitative loop.

He Yunxin1,Xu Aihua1,Wang Chunhui2,Zhao Yanglan3,Chen Zhaoyang4,Sun Qianyun1,Li Fengli1

(1.ShandongInstituteofMetrology，Jinan250014,China；2.ZoupingInstituteofMetrologyandTesting,Zouping266200,China; 3.NationalInstituteofMeasurementandTestingTechnology,Chengdu610021,China,4.QingdaoSunnyHengpingInstrumentCo.,Ltd.,Qingdao266100,China)

A gas-liquid two-way automatic switching device was designed. Based on the device, the volume of micro loop could be automatically calculated by using intelligent electronic weighing scales method. The result was consistent with the theoretical value.

gas-liquid two-way automatic switching device; micro; quantitative loop; gravimetric method

2015-10-23

國家重大科學儀器開發專項:《多功能離子色譜儀的開發和產業化》(2012YQ090229)

何云馨，女，碩士，工程師，主要從事化學計量工作， E-mail：hyx0394277@163.com。

10.3936/j.issn.1001-232x.2016.02.004