Nagytisztaságú laboratóriumi gázok és gázkeverékek Budapest, Messer Hungarogáz Kft. Simonics Renáta
Messer 1 - 2013
Nagytisztaságú laboratóriumi gázok és gázkeverékek
Különleges gázok Különleges gázok alatt a Messer szóhasználatában elsősorban a nagytisztaságú gázokat értjük.
Ezek a levegő gázoktól
(nitrogén, oxigén, argon) kezdve a szén-dioxidon, szén monoxidon, hidrogénen, nemesgázokon (hélium, neon, kripton, xenon) keresztül a legfontosabb szerves (metán, etán, acetilén) és szervetlen gázokig (ammónia, klór, kén-dioxid) terjed. De ide tartoznak a vevők egyedi igényei alapján gyártott nagy pontosságú gázkeverékeket.
Gáztisztaság és szennyezők Gáztisztaság pontjelölése Argon 4.8
≥
99.998%
Nitrogén 5.0
≥
99.999%
Hélium 6.0
≥
99.9999%
A minőségi fokozatot a jelenlévő szennyezők fajtája és maximális mennyisége határozza meg.
Termékadatlapok
Levegőt alkotó gázok
• • • • • • • • • • • •
Nitrogen N2 Oxygen O2 Argon Ar Carbon dioxide CO2 Neon Ne Helium He Methane CH4 Krypton Kr Hydrogen H2 Nitrous oxide N2O Carbon monoxide CO Xenon Xe
78,10 % 20,94 % 0,92 % 0,04 % 18,2 ppm 5,25 ppm 1,50 ppm 1,14 ppm 0,50 ppm 0,30 ppm 0,20 ppm 0,087 ppm
Gázok előállítási módszerei • Nitrogén, Oxigén, Argon
Levegő szétválasztással
Kripton, Xenon, Neon
• Hélium
Héliumban gazdag földgáz bányákból
• Szén-dioxid
Természetes forrásból bányásszák
• Hidrogén
Földgázból, nyersolajból
• Acetilén
CaC2 és víz reakciójából
• Szénhidrogének
földgázból vagy nyers olajból
• Klór
NaCl elektrolízisével
• Ammónia
Haber-Bosh szintézis
• Kén-dioxid
elemi kén vagy kéntartalmú vegyületek égetése
Analitikai alkalmazási területek - gázkromatográfia
Gázkromatográfia
H2, He, N2, Szintetikus levegő, PR gáz
Analitikai alkalmazási területek - spektroszkópia
Spektrometria
Ac, Ar, N2O, H2
Módszer
Gázalkalmazás
Gáz
Atomemissziós spektrometria (AES) Lángfotometria
Égő gáz
Propán 2.5, Acetilén 2.6
Oxidáló gáz
Szintetikus levegő
ICP-spektrometria
Plazmagáz/ Vivőgáz
Ar 4.8, Ar spektrometriához
Szikraeróziós spektroszkópia
Plazmagáz
Ar 4.8, Ar spektrometriához, Ar/H2-keverék
Égő gáz
Acetilén 2.6, H2 5.0
Oxidáló gáz
Környezeti levegő, szintetikus levegő, O2, N2O 2.5
Védőgáz
Ar 4.8-nál nagyobb tisztaságban, ArH2 keverék
Atomabszorpciós spektrometria (AAS) Láng-AAS
Grafitkemencés-AAS
Egyéb alkalmazási területek
Hűtéstechnika
cseppfolyós nitrogén cseppfolyós hélium
biológiai minták hosszú távú tárolása magrezonanciás tomográfok, NMR készülékek hűtése
Üveg – és ablaktechnika nemesgázok (argon, kripton) ablaküvegeke töltőgáza Fény és lézertechnika
argon, kripton, neon
töltőgázként fénycsövekben
Ipari alkalmazások
hidrogén hélium szén-dioxid szilán, foszfin
formálógáz lyukkeresés lézeres alkalmazások félvezető technológia
Gázkeverékek • gázkeverékek különböző gázok és gőzök homogén keverékei
• összetevők a (be)mérendő komponens és a hordozó gáz / alapgáz
• a keverék előállíthatóságát befolyásolják a kémiai, fizikai és biztonságtechnikai szempontok
- 5% H2 Szintetikus levegőben Alternatíva: 5% H2 in N2 vagy 3% H2 Szintetikus levegőben
robbanásveszély
- 100 ppm NO szintetikus levegőben Alternatíva: 100 ppm NO nitrogénben
kémiai reakció
- 10% C2H2 nitrogénben 100 bar Alternatíva: 10% C2H2 nitrogénben 10 bar
komponensek stabilitása
Gázkeverékek - koncentrációegységek
• Térfogathányad – % (v/v), ppm (v/v) adott komponens térfogata a keverék teljes térfogatához viszonyítva
• Molhányad – % (n/n), ppm (n/n) adott komponens mól mennyisége a keverékben szereplő összes komponens összes mól mennyiségéhez viszonyítva
• Tömeghányad – % (m/m), ppm (m/m) adott komponens tömege a keverék teljes tömegéhez viszonyítva
• Tömegkoncentráció – mg/Nm3 adott komponens tömege a keverék teljes térfogatához viszonyítva
Gázkeverékek - definíciók
• A gyártási pontosság (tűrés) egy adott komponens esetén a kívánt koncentrációtól való legnagyobb megengedett eltérés
• Az analitikai pontosság (bizonytalanság) a bizonylaton szereplő komponens mért koncentrációjára vonatkozó bizonytalanságot jelenti.
• Egy keverék stabilitási időszaka alatt azt az időperiódust értjük, amely alatt az elegy összetétele biztosan a megadott bizonytalansági határértéken belül marad
Gázkeverék kategóriák
Gázkeverékek előállítása
• Manometrikus eljárás - legáltalánosabb módszer - komponensek parciális nyomása összeadódik - komponensek hozzáadása után mérik a nyomásnövekedést - gyártási bizonytalanság +/- 5 %, analitikai bizonytalanság +/- 2 %
• Gravimetrikus módszer - legpontosabb módszer - bemérés közvetlenül a palackba, tömegméréssel - a tömeghányadok anyagmennyiség részekké átszámolhatók - bizonytalanság +/- 0,1 és 2 % közötti
Gázpalackok előkészítése
• Stabil gázkeverékek, kalibráló gázok csak megfelelően előkészített palackba állíthatóak elő; többszörös öblítési és vákuumozási ciklusok, magas hőmérsékleten sima és tiszta, korróziómentes felület
• Alumínium vagy acél palack • Réz vagy nemesacél szeleppel • 10 vagy 50l palack
Gázkeverékek alkalmazási területei • Analitika, környezetvédelem - kalibrálógázok analitikai műszerekhez - emisszió mérés - imisszió mérés - hatásvizsgálatok - olajipari frakció analízis
• Gépjárműipar - személy és tehergépkocsi motorok vizsgálata - szennyezőanyag-kibocsátás, kipufogógáz analízis
• Orvostudomány - vérgáz analízis - légzés-, tüdőfunkciós vizsgálatok
Gázkeverékek alkalmazási területei
• Élelmiszeripari technológiák - borászati védőkeverékek - banángáz, érlelő gázkeverékek
• Lézer technológia - jelölés - vágás, hegesztés - orvosi lézer, szemészet
Köszönöm a figyelmet!
