SN/T 2383-2017 液體化工品 密度和相對密度的測定 數(shù)字式密度計法

范圍
本標準規(guī)定了使用數(shù)字式密度計測定液體化工品的密度和相對密度的測定方法。
本標準適用于蒸氣壓低于100kPa，測試溫度下的運動黏度低于15000mm²/s的液體化工品。

術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本文件。
密度  density
溫度下單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，單位為g/mL或kg/m³。
相對密度  relative density
溫度下某物質(zhì)的密度和參考溫度下水密度的比值。

方法概要
把少量(1mL~2mL)液體樣品注入到振動試樣管中，試樣管質(zhì)量的變化引起振動頻率的變化，結(jié)合標定數(shù)據(jù)計算樣品的密度或相對密度，手動進樣或自動進樣均可。
注1: 由于液體化工品種類繁多，測定時確保樣品不會損傷數(shù)字式密度計(如腐蝕進樣頭或試樣管等)，并易清洗。
注2: 蠟類和高黏度樣品則需要有能升溫的分析池，以確保樣品的測試部分在分析池通過升溫后以液體的形式進行分析。

儀器
數(shù)字式密度計: 裝有U型振動試樣管并具有電子激發(fā)、振動頻率計數(shù)及顯示功能。測定過程中，能測定試樣的溫度或具有控制樣品溫度的能力，同時應達到本標準所要求的精度。
注: 在確定樣品在U型振蕩管中沒有形成氣泡的前提下，本法也可適用蒸氣壓高于100kPa的液體化工品。
循環(huán)恒溫水浴(可選): 能使循環(huán)液體的溫度保持在要求溫度±0.05°C的范圍內(nèi)，溫度控制單元可作為密度計的一部分。
注射器: 手動進樣的主要設(shè)備，容積至少2mL，帶有尖嘴或與振動管口相配套的接口。
流量或壓力調(diào)節(jié)器: 作為用壓入或吸入模式把樣品注入密度計的一種可選設(shè)備。
注: 為避免形成氣泡，建議對輕組分較易流失的樣品，不要采用抽真空的取樣方式，而是為樣品瓶配制一種特制的蓋子使空氣將樣品壓入U型振蕩管中。
自動進樣器: 用于自動進樣。在分析過程中，應確保進入儀器的測試部分是代表性樣品。
溫度傳感器: 通用顯示精度在±0.05°C范圍內(nèi)，如采用玻璃液體溫度計，精度可為0.1°C分度。
超聲波儀: 不加熱型。

試劑和材料
除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑。
洗滌溶劑
使用合適的溶劑(如石腦油、丙酮、乙醇和水等)，對儀器無腐蝕。
標定物質(zhì)
標定試樣管至少需要兩種標定物質(zhì)，標定物質(zhì)的密度應能溯源到國家標準或采用*的數(shù)值。
當使用水和空氣時，應符合下列要求:
a) 水: 經(jīng)二次蒸餾，使用前煮沸除去溶解的空氣并冷卻的新鮮水作為標定物質(zhì)。
b) 干燥空氣: 用于標定和吹干試樣管。

儀器準備
按照儀器操作說明設(shè)置儀器和恒溫浴，并把恒溫浴和試樣管設(shè)定到要求的測試溫度，在同一溫度下標定儀器。
注: 試樣管測試溫度的設(shè)置和控制是極其重要的，0.1°C的誤差能引起密度(以g/mL計)小數(shù)點后第四位值的變化。

儀器標定
標定頻次
儀器安裝、測試溫度改變、維修或系統(tǒng)受干擾后都應進行標定。至少每周一次對儀器進行標定。
注: 可以采用一個適當儲存條件下均勻穩(wěn)定的物質(zhì)作為質(zhì)控樣品，采用控制圖的方式對儀器進行核查。
標定步驟
當需要對儀器進行標定時，應根據(jù)試樣管里分別充滿空氣和水時測定的振動周期計算常數(shù)A 和常數(shù)B 。其他像正壬烷、正十三烷、環(huán)己烷和正十六烷(用于高溫條件)之類的標定物也可以使用。
當測定振動周期T 時，用洗滌溶劑沖洗試樣管，再用干燥空氣吹干。污染或潮濕的空氣會影響標定結(jié)果，因此當存在這些情況時，應將用于標定的空氣預先通過一系列的凈化和干燥裝置。同時為了防止標定過程中引入潮濕空氣，應塞住U型管的入口和出口。
當U型管中的干燥空氣，在測試溫度下達到熱平衡時， 記錄空氣的T 值。
用注射器將少量(約1mL~2mL)水從試樣管底部入口注入到U型試樣管中，當儀器配有流量或壓力調(diào)節(jié)器附件或采用自動進樣時，將水從適當容器或樣品瓶中轉(zhuǎn)移至U型試樣管中。試樣管中的水應均質(zhì)、不含空氣或氣泡。當讀數(shù)穩(wěn)定時，記錄水的T 值。
根據(jù)式(1)計算測試溫度下的空氣密度:

式中:
d_a一一測試溫度下的空氣密度， 單位為克每毫升(g/mL)；
T  一一測試溫度，單位為開(K)；
p  一一大氣壓力，單位為千帕(kPa)。
參照附錄A表A.1，查得測試溫度下水的密度。
根據(jù)測定的水和空氣的T 值和密度參考值，按式(2)和式(3)計算常數(shù)A 值和常數(shù)B 值:

式中:
T_a一一試樣管內(nèi)為空氣時的振動周期；
T_w一一試樣管內(nèi)為水時的振動周期；
d_a 一一測試溫度下的空氣密度，單位為克每毫升(g/mL)；
d_w一一測試溫度下的水密度，單位為克每毫升(g/mL)。
當用其他參考物質(zhì)時， 則使用相應的T 值和d 值。
若儀器能根據(jù)常數(shù)A 值和常數(shù)B 值以及樣品的T 值自動計算密度，則按照儀器說明書的要求往儀器存儲器中輸入常數(shù)值。
檢查標定情況，如需要則按常規(guī)標定檢查步驟進行調(diào)整。
按照上面步驟用相對密度來標定儀器，用1.0000代替式(2)中d_w。
有些型號的儀器僅能顯示振動周期T，它們的標定需要測定儀器常數(shù)K ，而常數(shù)K 是通過密度或相對密度計算得到的。則按所述清洗和干燥試樣管，直至得到穩(wěn)定的讀數(shù)，記錄空氣的T 值。按所述將水注入試樣管中，待讀數(shù)達到穩(wěn)定值，記錄水的T 值。利用測得的水和空氣的T 值和得到的密度值，根據(jù)式(4)和式(5)計算儀器常數(shù)K 值:

式中:
K₁一一密度測試時的儀器常數(shù)；
d_w一一測試溫度下的水密度，單位為克每毫升(g/mL)；
d_a 一一測試溫度下的空氣密度，單位為克每毫升(g/mL)；
T_w一一試樣管內(nèi)為水時的振動周期；
T_a 一一試樣管內(nèi)為空氣時的振動周期；
K₂一一相對密度測試時的儀器常數(shù)。
標定核查
要求每周一次標定并調(diào)整常數(shù)A 和常數(shù)B。如果試樣管中含有不能用常規(guī)清洗方法沖走的沉積物，就需要對儀器進行標定，盡管能通過調(diào)整常A 和常數(shù)B 值的方法解決這種問題，但當需要大的調(diào)整時，建議用強氧化酸(警告一一能導致嚴重灼傷)或表面清潔液沖洗試樣管。
按所述的方法清洗和干燥試樣管，直到讀數(shù)達到穩(wěn)定值。如果所顯不溫度下的空氣密度值不正確，則重復清洗過程，或從小數(shù)點后后一位開始調(diào)整常數(shù)B 值， 直到儀器顯示正確的密度值。
若必須對常數(shù)B 進行調(diào)整， 則需按所述用水進行再標定以取得穩(wěn)定讀數(shù)。如果已標定儀器顯示的密度值不正確， 則從常數(shù)A 的小數(shù)點后后一位開始調(diào)整，直到顯示該溫度下的正確密度值，如已標應儀器顯示的是相對密度值，則調(diào)整讀數(shù)至1.0000。
注: 在進行每周一次的標定時，通常的選擇取決于結(jié)果讀數(shù)接近上界值還是下界值，通過這種方法確定的設(shè)置能對樣品結(jié)果的第四位產(chǎn)生影響。

分析步驟
手動進樣
采用注射器或密度計附帶的調(diào)節(jié)器配件，將少量試樣(約1mL~2mL)注入到潔凈、干燥的U型試樣管內(nèi)。
也可以通過虹吸的方式加入試樣。將特氟隆毛細管的一段插入到試樣管的底部入口，把毛細管的另一段浸入樣品中， 然后用注射器或真空管路在試樣管上部入口抽氣，使試樣管充滿試樣。
使用目測或物理方法檢查所填充樣品的完整性，確認試樣管內(nèi)無氣泡， 如發(fā)現(xiàn)有氣泡， 將試樣管清空并重新填滿，并重新檢查是否還有氣泡。
對于采用照明燈的數(shù)字式密度計，由于照明燈產(chǎn)生的熱量會影響測試溫度，在注入樣品，并確認試樣管內(nèi)無氣泡后，應盡快關(guān)閉照明燈。
當儀器顯示第四位有效數(shù)字的密度值或第五位有效數(shù)字的T 值的穩(wěn)定讀數(shù)時，表明已達到溫度平衡，記錄密度值或T 值。
自動進樣
采用自動進樣法時，要求使用自動進樣器。
按照步驟將試樣轉(zhuǎn)移至自動進樣器樣品瓶中，放在自動進樣器中，并按上面的步驟進行測試。

計算
自動計算型密度計: 記錄兩份試樣測試結(jié)果的平均值為終結(jié)果，以密度或相對密度表示。
非自動計算型密度計:利用所測得的樣品和水的T 值以及得到的儀器常數(shù)，按式(6)和式(7)計算密度[單位為克每毫升(g/mL)或千克每立方米(kg/m³)]或相對密度。計算時采用6位有效數(shù)字，記錄兩份試樣測試結(jié)果的平均值為終結(jié)果，結(jié)果保留至4位有效數(shù)字。

式中:
t   一一測試溫度，單位為攝氏度(°C)；
d_w一一測試溫度下的水密度，單位為克每毫升(g/mL)；
K₁一一密度測試時的儀器常數(shù)；
T_s 一一試樣管內(nèi)為樣品時的振動周期；
T_w一一試樣管內(nèi)為水時的振動周期；
K₂一一相對密度測試時的儀器常數(shù)。

報告
報告密度時，應給出測試溫度和單位。
示例: 密度(20°C)=0.8765g/mL或876.5kg/m³。
報告相對密度時，應同時給測試溫度和參考溫度，但無單位。
示例: 相對密度(20°C/20°C)=0.××××。
終結(jié)果保留4位有效數(shù)字。

精密度
重復性
在同一實驗室，由同一操作者使用相同設(shè)備，按同樣的測試方法，并在短時間內(nèi)對同一被測對象相互獨立進行測試獲得的兩次獨立測試結(jié)果的差值r，不大于表1中的數(shù)值。


再現(xiàn)性
在不同的實驗室，由不同的操作者使用不同的設(shè)備，按相同的測試方法，對同一被測對象相互獨立進行測試獲得的兩次獨立測試結(jié)果的差值R，不大于表2中的數(shù)值。



京都電子KEM 數(shù)字式密度計DA-650/DA-645/DA-640