微量定量环测量装置和测量方法的研究

何云馨　许爱华　王春辉　赵杨兰　陈朝阳　孙倩芸　李锋丽

(1.山东省计量科学研究院，济南 250014；2.邹平县计量测试检定所，邹平 256200；3.中国测试技术研究院，成都 610021；4.青岛舜宇恒平仪器有限公司，青岛 266100)



微量定量环测量装置和测量方法的研究

何云馨1许爱华1王春辉2赵杨兰3陈朝阳4孙倩芸1李锋丽1

(1.山东省计量科学研究院，济南 250014；2.邹平县计量测试检定所，邹平 256200；3.中国测试技术研究院，成都 610021；4.青岛舜宇恒平仪器有限公司，青岛 266100)

设计了一种气液双路自动切换装置，研究了微量定量环体积的测试方法。结果显示，气液双路自动切换装置能准确将定量环中纯净水切换出来，再利用智能电子天平称重法自动计算定量环定量体积，测定结果与理论值基本一致。

气液双路自动切换装置微量定量环称重法

色谱(high performance liquid chromatography)法是一种广泛应用于化学分析和药物分析领域的高效分离分析技术，能够将待测样品的不同组分分离并予以定性和定量分析[1]。高效液相色谱法、离子色谱法的应用范围较广，而微量定量环是此类方法中必不可少的定量分析仪器，其作用是固定样品进样量，为样品中物质的含量被准确测量提供了重要保障[2，3]。同时，通过规定定量环体积可以准确评价各色谱仪器的性能，比如在JJG823-2014离子色谱仪检定规程[4]中规定了通过25μL或当量于25μL的定量环进行最小检出浓度的检定。在JJG705-2014液相色谱仪检定规程[5]中明确规定了通过规定了通过20μL或当量于20μL的定量环进行最小检出浓度的检定，因此如何准备对定量环体积进行准确测定显得尤为重要，成为最终计量数据的出具提供客观真实的依据的关键因素。

由于微量定量环体积小，很难直接对其体积进行测量。使用常规的间接称重法，即用定量环满环的重量减去空环的重量来计算体积，这种方法计算的误差较大、不易操作且不便于连续多次测量。目前各国内各生产厂家采用与进口定量环进行比对的方法来计算定量环体积，此方法不能有效溯源，不具有客观性。因此，研究一种能准确测量定量环体积的方法尤为重要。本实验针对此问题研制了一套微量定量环体积的测试装置，并且最终通过重量法来实现溯源，很好的解决了微量定量环体积的准确度测量问题和溯源问题。

1　实验部分

1.1主要设备与试剂

注射泵：ZS-5型，0～5mL，济南吉晟光电科技有限公司；六通阀：Rheodyne 7750E,耐压35MPa,美国罗丹妮公司；电子天平：MS105du,0～42g/0.01mg，瑞士梅特勒托利多公司；电导检测器：DDC-2，池体积0.8μL，青岛盛瀚色谱技术有限公司；定量环管：PEEK材质，0.5mm内径，青岛普仁仪器有限公司。

1.2实验方法：

实验采用直接称重法，设计了一种气液双路自动切换装置，将定量环中的纯水自动切换至空气流路中，由空气注射泵将其打出来进行直接称重，具体工作原理如图1、图2所示。

a.水注射泵通过1#口，将纯净水注入待测定量环(2#口,5#口之间)中；

b.六通阀自动切换流路，将六通由图1所示切换为图2所示；

c.待测定量环中的水被空气注射泵推出，由4#口流出被智能电子天平收集并自动读取重量值。

在恒定温度条件下，通过上述测试重复N次，计算重量平均值。再依据该温度条件下水的密度

来计算水体积，即定量环体积。其公式计算如下：

式中：VL为定量环体积；

M水为N次测得重量的平均值；

ρ水为水在设定温度条件下的密度；

VS为装置死体积，由间接称重法测得。通水实验后，将装置六通阀阀头拆下，称取其重量，再将其放入45℃恒温箱内烘干4小时，取出后称取其重量，通过计算重量差来计算死体积。

2　实验结果及结论

2.1微量定量环体积的测量

现取内经0.5mm的PEEK管12.8cm做为定量环管，连接到装置中(图1中2#和5#之间连接)进行实验，累计24次，定量环的理论计算值为25.12μL(V=πr2h，公式中π为圆周率，r为底面半径，h为高度)，通过间接称量法，计算装置死体积为0.8μL，实验数据见表1。

表1　25μL定量环实验数据

由表1可见，该装置测量结果为25.04μL，与理论值(25.12μL)相差仅为0.08μL，结果基本一致。

同样方法分别取内径0.5mm的PEEK管25.5cm、51cm、102cm做为定量环管，连接到装置中(图1中2#和5#之间连接)进行实验，其定量环的理论计算值分别为50.07μL、100.09μL、200.18μL，测得数据如表2、表3、表4所示。

表3　100μL定量环实验数据

表4　200μL定量环实验数据

通过以上实验可知，利用装置测试的结果与理论值基本一致，本装置可用于微量定量环体积的测量。

3　结语

通过研究设计的气液双路自动切换装置，对微量定量环体积进行了测量，结果表明，该装置可以满足微量定量环测量要求，并且测量结果可以溯源至法定计量单位克(g)，保证了测量结果的准确可靠。

[1]傅若农.色谱分析概论[M]. 北京：化学工业出版社, 2000：4.

[2]汪正范.色谱定性与定量[M].北京：化学工业出版社，2000：128.

[3]何世伟.色谱仪器[M]杭州：浙江大学出版社，2012：173.

[4]史乃捷，王茜，许爱华，等. JJG 823-2014《离子色谱仪检定规程》.

[5]何雅娟，何海红，赵敏. JJG 705-2014《液相色谱仪检定规程》.

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

国家重大科学仪器开发专项:《多功能离子色谱仪的开发和产业化》(2012YQ090229)

何云馨，女，硕士，工程师，主要从事化学计量工作， E-mail：hyx0394277@163.com。

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