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

范圍
本標準規定了使用數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。

術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
密度  density
溫度下單位體積物質的質量，單位為g/mL或kg/m³。
相對密度  relative density
溫度下某物質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，試樣管質量的變化引起振動頻率的變化，結合標定數據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
數字式密度計: 裝有U型振動試樣管并具有電子激發、振動頻率計數及顯示功能。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。
循環恒溫水浴(可選): 能使循環液體的溫度保持在要求溫度±0.05°C的范圍內，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。
流量或壓力調節器: 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，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
標定試樣管至少需要兩種標定物質，標定物質的密度應能溯源到國家標準或采用*的數值。
當使用水和空氣時，應符合下列要求:
a) 水: 經二次蒸餾，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。
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置儀器和恒溫浴，并把恒溫浴和試樣管設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定的物質作為質控樣品，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，應根據試樣管里分別充滿空氣和水時測定的振動周期計算常數A 和常數B 。其他像正壬烷、正十三烷、環己烷和正十六烷(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節器附件或采用自動進樣時，將水從適當容器或樣品瓶中轉移至U型試樣管中。試樣管中的水應均質、不含空氣或氣泡。當讀數穩定時，記錄水的T 值。
根據式(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A 值和常數B 值:

式中:
T_a一一試樣管內為空氣時的振動周期；
T_w一一試樣管內為水時的振動周期；
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)。
當用其他參考物質時， 則使用相應的T 值和d 值。
若儀器能根據常數A 值和常數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值。
檢查標定情況，如需要則按常規標定檢查步驟進行調整。
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K ，而常數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，直至得到穩定的讀數，記錄空氣的T 值。按所述將水注入試樣管中，待讀數達到穩定值，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，根據式(4)和式(5)計算儀器常數K 值:

式中:
K₁一一密度測試時的儀器常數；
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一一試樣管內為水時的振動周期；
T_a 一一試樣管內為空氣時的振動周期；
K₂一一相對密度測試時的儀器常數。
標定核查
要求每周一次標定并調整常數A 和常數B。如果試樣管中含有不能用常規清洗方法沖走的沉積物，就需要對儀器進行標定，盡管能通過調整常A 和常數B 值的方法解決這種問題，但當需要大的調整時，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，直到讀數達到穩定值。如果所顯不溫度下的空氣密度值不正確，則重復清洗過程，或從小數點后后一位開始調整常數B 值， 直到儀器顯示正確的密度值。
若必須對常數B 進行調整， 則需按所述用水進行再標定以取得穩定讀數。如果已標定儀器顯示的密度值不正確， 則從常數A 的小數點后后一位開始調整，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，則調整讀數至1.0000。
注: 在進行每周一次的標定時，通常的選擇取決于結果讀數接近上界值還是下界值，通過這種方法確定的設置能對樣品結果的第四位產生影響。

分析步驟
手動進樣
采用注射器或密度計附帶的調節器配件，將少量試樣(約1mL~2mL)注入到潔凈、干燥的U型試樣管內。
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，確認試樣管內無氣泡， 如發現有氣泡， 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字式密度計，由于照明燈產生的熱量會影響測試溫度，在注入樣品，并確認試樣管內無氣泡后，應盡快關閉照明燈。
當儀器顯示第四位有效數字的密度值或第五位有效數字的T 值的穩定讀數時，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果的平均值為終結果，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，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位有效數字，記錄兩份試樣測試結果的平均值為終結果，結果保留至4位有效數字。

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；
T_s 一一試樣管內為樣品時的振動周期；
T_w一一試樣管內為水時的振動周期；
K₂一一相對密度測試時的儀器常數。

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.××××。
終結果保留4位有效數字。

精密度
重復性
在同一實驗室，由同一操作者使用相同設備，按同樣的測試方法，并在短時間內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果的差值r，不大于表1中的數值。


再現性
在不同的實驗室，由不同的操作者使用不同的設備，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果的差值R，不大于表2中的數值。



京都電子KEM 數字式密度計DA-650/DA-645/DA-640