Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Разработка методики определения кислорода и азота в воздухе рабочей зоны методом внешнего стандарта

Цель работы: разработать методику определения содержания кислорода и азота в воздухе рабочей зоны лаборатории газовой хроматографии и оформить результаты измерения по требованием нормативно – технической документации (НТД) для методики выполнения хроматографических измерений (МВХИ).

Обязательные разделы МВХИ

Пункты 1-7 - см. работу 4.1.

8. Расчет состава анализируемой смеси

Анализ ПГС и воздуха рабочей зоны методом внешнего стандарта проводят только на одной рабочей дозе без построения ГрХ.

Отбор пробы ПГС или воздуха рабочей зоны и ввод пробы для анализа проводят в соответствии с п.6.1. (см работу 4.1.)

8.1. Анализ воздуха рабочей зоны лаборатории газовой хроматографии

Концентрацию кислорода и азота в воздухе рабочей зоны определяют по уравнению:

, (1)

где - концентрация i – го компонента воздуха рабочей зоны; - среднее значение площади пика i – го компонента при анализе воздуха рабочей зоны; - среднее значение площади пика i – го компонента при анализе ПГС; - концентрация i – го компонента в ПГС при рабочих параметрах.

Пункты 9, 10, 11 - см. работу 4.1.

12. Контроль показателей качества измерений

12.1. Оценка правильности измерения концентрации компонентов по результатам анализа ПГС на рабочей дозе.

, (5)

где - измеренная по уравнению (1) концентрация i – го компонента в ПГС на рабочей дозе; – среднее значение площади пика i – го компонента в выборке при анализе ПГС на рабочей дозе; - концентрация i – го компонента в ПГС при рабочих параметрах.

12.2. Оценка прецизионности измерений по результатам анализа ПГС на рабочей дозе.

· СКО единичного измерения концентрации компонентов

, (6)

где - концентрация i – го компонента ПГС, измеренная в каждом отдельном анализе из выборки на рабочей дозе; - площадь пика i – го компонента ПГС в единичном анализе выборки; - среднее значение площади пика i – го компонента ПГС в выборке на рабочей дозе; - концентрация в ПГС при рабочих параметрах.

· ОСКО среднего арифметического результата измерения

, (7)

· Границы доверительного интервала измерения

, (8)

· Предел сходимости по уравнению (6) (см. раздел 1 методички)

, (9)

· Общая погрешность (точность) измерения

Ожидаемая:

, (10)

где и - (см. работу 4.1.); - погрешность аттестации ПГС (паспортные данные при рабочих параметрах ).

Измеренная:

, (11)

где – правильность измерения (см.уравнение (5)); - прецизионность (см. уравнение (8)).

Пункты 13 и 14 - см. работу 4.1.

Таблица 3 – Оценка правильности и прецизионности измерения по результатам анализа ПГС на рабочей дозе.

Компонент	Метод внешнего стандарта

Кислород
Азот

* - разность концентраций в выборке при измерений на рабочей дозе. При этом , если выборка однородна и подчиняется закону нормального распределения.

Таблица 4 – Результаты анализа компонентов воздуха рабочей зоны.

Компонент	Метод внешнего стандарта

Кислород
Азот

^* - разность концентраций при измерении компонентов воздуха рабочей дозы (из табл.3)

Выводы:

Сравнить результаты измерений в таблицах 3 и 4 с результатами измерений в таблицах 3 и 5 лабораторных работах 4.1. и 4.2. Определить какие из не соответствуют неравенству, и объяснить причины несоответствия. Определить какой из трех методов анализа обладает наибольшей точностью и почему.

4.4. Определение содержания кислорода и азота в воздухе рабочей зоны различными методами (многовариантная задача)

Цель работы: провести сравнительную оценку трех МВХИ с построением градуировочной характеристики расчетным методом и методом наименьших квадратов, методом внешнего стандрарта, рассмотренных в работах 4.1 – 4.3 по представленным результатам.

Обязательные разделы МВХИ.

Пункты 1-7 - см. работу 4.1.

8. Расчет состава анализируемой смеси

Для определения состава компонентов анализируемой смеси используют метод абсолютной градуировки с построением градуировочной зависимости ГрХ методом наименьших квадратов (МНК) или расчетным методом и без построения ГрХ методом внешнего стандарта.

8.1. Построение ГрХ

Для построения ГрХ проанализировали ПГС на пяти сменных дозах. На каждой дозе провели не менее измерений. В таблице 1 приведены результаты хроматографирования ПГС на пяти сменных дозах.

По результатам анализа ПГС (табл. 1) определяют внутренний (мертвый) объем крана () определяют как среднее из и (см. работу 4.1, пункт 8.1)

Задание 1 группе - В таблице 2 приведены исходные данные для построения ГрХ с числом доз , в которой концентрация равна ПГС.

Задание 2 групп: дозы , рабочая доза концентрация в ПГС.

Задание 3 группе дозы , рабочая доза .

Таблица 1. – Результаты анализа ПГС

N п/п	Объем дозы, ,см³	Кислород	Азот
Площадь пика, ,мВ		Площадь пика, ,мВ
	0,125	1,34 1,19 1,25 1,25 1,27	1,26	4,43 4,08 4,35 4,26 4,44	4,31
	0,25	1,77 1,73 1,70 1,63 1,58	1,68	5,50 5,54 5,71 5,75 5,26	5,55
	0,50	2,53 2,61 2,61 2,44 2,64	2,57	8,47 8,37 8,38 8,09 8,50	8,36
	1,00	4,24 4,37 4,32 4,42 4,45	4,36	13,82 14,06 14,06 14,29 14,39	14,13
	1,50	5,29 5,39 5,44 5,29 5,38	5,36	17,14 17,43 17,67 17,30 17,30	17,37

Таблица 2. – Исходные данные для построения ГрХ для 1 – ой группы.

N п/п	Исправленный объем дозы,	Концентрация в ПГС при рабочих условиях, мг/см³ P=103 кПа T=298 K	Концентрация в пробе в пересчете на рабочую дозу, , мг/см³	, мВ
1. О₂				1,26
		1,68
		2,57
2. N₂				4,31
		5,55
		8,36

8.1.1.Построение ГрХ методом МНК

Для построения ГрХ используют результаты измерения ПГС на не менее трех исправленных объемах доз . Средняя доза - выбирается рабочей дозой, на которой проводится анализ воздуха рабочей зоны. Концентрация компонентов в рабочей дозе равна концентрации в ПГС при рабочих условиях.

Уравнение для построения ГрХ

(1)

где - тангенс угла наклона зависимости выходного сигнала от входного сигнала концентрации в пробе. Задачей градуировки является определение коэффициента чувствительности

, (2)

где - коэффициент чувствительности для метода МНК; - число сменных доз или число градуировочных смесей.

Далее определяются погрешности проведения градуировки методом МНК

, (3)

где - дисперсия разности между экспериментальными и расчетными значениями концентрации, измеренной методом МНК; число степеней свободы.

, (4)

где - дисперсия определения абсолютного коэффициента чувствительности (случайная составляющая погрешности)

(5)

где общая относительная погрешность определения ; - относительная систематическая составляющая погрешности, вызванная погрешностями аттестации объема доз () и анализируемого компонента ; суммарная погрешность аттестации объемов доз (для каждой дозы 3 %); погрешность аттестации анализируемых компонентов в ПГС - 2 разряда; концентрация компонента ПГС в рабочей дозе ( 3 %); число сменных доз.

8.1.2. Построение ГрХ расчетным методом

Задачей градуировки является определение коэффициента чувствительности (см. уравнение (1)), где - средний коэффициент чувствительности для расчетного метода.

, (6)

где - входной сигнал концентрации компонента ПГС в пробе в пересчете на рабочую дозу (см. табл.2); - среднее значение площади пика в выборке (выходной сигнал); - число сменных доз.

, (7)

где – СКО единичного измерения; - число измерений; - коэффициент чувствительности из выборки на рабочей дозе.

, (8)

где - ОСКО среднего арифметического результата измерения (случайная составляющая погрешности).

, (9)

где - общая относительная погрешность определения , включающая как случайные , так и систематические составляющие погрешности (см. уравнение (5)).

8.3. Анализ кислорода и азота в воздухе рабочей зоны.

Концентрацию кислорода и азота в воздухе рабочей зоны определяют тремя методами:

8.3.1. С построением ГрХ методом МНК по уравнению

, (10)

где - концентрация i – компонента воздуха рабочей зоны, измеренная методом МНК; - средняя площадь пика i – компонента при анализе воздуха на рабочей дозе.

8.3.2. С построением ГрХ расчетным методом

, (11)

где - концентрация i – компонента воздуха рабочей зоны, измеренная расчетным методом; - среднее значение площади пика на рабочей дозе

8.3.3. Без построения ГрХ методом внешнего стандарта. Анализы проводят на одной рабочей дозе.

, (12)

где - концентрация i – компонента воздуха рабочей зоны; - среднее значение площади пика i – компонента при анализе воздуха рабочей зоны; - среднее значение площади пика при анализе ПГС; - концентрация компонента в ПГС при рабочих условиях.

В таблице 3 приведены результаты измерения компонентов воздуха рабочей зоны на рабочих дозах.

Таблица 3. – Исходные данные для расчета концентрации компонентов воздуха рабочей зоны.

Сорбаты	Площади пиков компонентов на рабочих дозах, , мВ

Кислород	1,69	2,55	4,32
1,71	2,54	4,34
Азот	5,61	8,28	13,99
5,63	8,31	14,11

Пункты 9, 10 - см. работу 4.1.

11. Периодический контроль правильности измерения

Содержит методы контроля эффективности и разделительной способности хроматографической системы, а также стабильности коэффициентов чувствительности и

11.1 Эффективность разделения

Проверяется один раз в пол года по одному из компонентов пробы

(13)

где – число теоретических тарелок для i – компонента; время удерживания и ширина полосы пика на середине высоты в единицах времени.

11.2. Разделительная способность

Проверяется один раз в пол года по степени разделения О₂и N₂

, (14)

где разрешение пиков (степень разделения).

11.3. Коэффициенты чувствительности

Проверяется каждый месяц по результатам анализа ПГС – 2 разряда (см.п. 8.1.1. и 8.1.2.).

Результаты периодического контроля сравнивают с приписанными значениями в МВХИ по результатам метрологической аттестации (МА) методики по уравнениям:

; , (15)

где индекс (k) – соответствует измерению при контроле; индекс (ат) – измерение при МА МВХИ, занесенное в свидетельство об аттестации; (, ( - нормативы отклонения, определяемые при МА МВХИ.

В случае невыполнения неравенств (15) проводят замену разделительной колонки и переградуировку прибора.

12. Контроль показателей качества измерений

12.1. Оценка правильности измерения концентрации компонентов по результатам анализа ПГС на рабочей дозе.

, (16)

где – концентрации, измеренные по уравнениям (10) и (11); - концентрация i – го компонента в выборке на рабочей дозе для и ; - средняя площадь пика в выборке; - концентрация компонента в ПГС (истинное значение).

12.2. Оценка прецизионности измерений по результатам анализа ПГС на рабочей дозе.

· СКО единичного результата измерения концентрации

, (17)

где и - концентрации i - компонента ПГС, измеренные в каждом анализе из выборки, равной измерений; и средние концентрации в выборке; - концентрация компонента ПГС, измеренная в каждом анализе выборки; - средняя площадь компонента в выборке; - концентрация в ПГС.

· ОСКО среднего арифметического результата измерения

, (18)

· Границы доверительного интервала измерения

, (19)

· Предел прецизионности (сходимости) в условиях повторяемости

, (20)

где 1,96 – коэффициент критического диапазона при P = 0,95 и нормальном законе распределения.

· Общая погрешность (точность) измерения

Ожидаемая:

, (21)

где и - общая погрешность измерения и ; - погрешность поддержания заданных параметров хроматографирования; – погрешность измерения площади пиков; - погрешность аттестации ПГС при рабочих параметрах (.