液体化工品 密度和相对密度的测定 数字式密度计法

SN/T 2383-2017 液体化工品 密度和相对密度的测定 数字式密度计法

范围
本标准规定了使用数字式密度计测定液体化工品的密度和相对密度的测定方法。
本标准适用于蒸气压低于100kPa，测试温度下的运动黏度低于15000mm²/s的液体化工品。

术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
密度  density
温度下单位体积物质的质量，单位为g/mL或kg/m³。
相对密度  relative density
温度下某物质的密度和参考温度下水密度的比值。

方法概要
把少量(1mL~2mL)液体样品注入到振动试样管中，试样管质量的变化引起振动频率的变化，结合标定数据计算样品的密度或相对密度，手动进样或自动进样均可。
注1: 由于液体化工品种类繁多，测定时确保样品不会损伤数字式密度计(如腐蚀进样头或试样管等)，并易清洗。
注2: 蜡类和高黏度样品则需要有能升温的分析池，以确保样品的测试部分在分析池通过升温后以液体的形式进行分析。

仪器
数字式密度计: 装有U型振动试样管并具有电子激发、振动频率计数及显示功能。测定过程中，能测定试样的温度或具有控制样品温度的能力，同时应达到本标准所要求的精度。
注: 在确定样品在U型振荡管中没有形成气泡的前提下，本法也可适用蒸气压高于100kPa的液体化工品。
循环恒温水浴(可选): 能使循环液体的温度保持在要求温度±0.05°C的范围内，温度控制单元可作为密度计的一部分。
注射器: 手动进样的主要设备，容积至少2mL，带有尖嘴或与振动管口相配套的接口。
流量或压力调节器: 作为用压入或吸入模式把样品注入密度计的一种可选设备。
注: 为避免形成气泡，建议对轻组分较易流失的样品，不要采用抽真空的取样方式，而是为样品瓶配制一种特制的盖子使空气将样品压入U型振荡管中。
自动进样器: 用于自动进样。在分析过程中，应确保进入仪器的测试部分是代表性样品。
温度传感器: 通用显示精度在±0.05°C范围内，如采用玻璃液体温度计，精度可为0.1°C分度。
超声波仪: 不加热型。

试剂和材料
除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂。
洗涤溶剂
使用合适的溶剂(如石脑油、丙酮、乙醇和水等)，对仪器无腐蚀。
标定物质
标定试样管至少需要两种标定物质，标定物质的密度应能溯源到国家标准或采用*的数值。
当使用水和空气时，应符合下列要求:
a) 水: 经二次蒸馏，使用前煮沸除去溶解的空气并冷却的新鲜水作为标定物质。
b) 干燥空气: 用于标定和吹干试样管。

仪器准备
按照仪器操作说明设置仪器和恒温浴，并把恒温浴和试样管设定到要求的测试温度，在同一温度下标定仪器。
注: 试样管测试温度的设置和控制是极其重要的，0.1°C的误差能引起密度(以g/mL计)小数点后第四位值的变化。

仪器标定
标定频次
仪器安装、测试温度改变、维修或系统受干扰后都应进行标定。至少每周一次对仪器进行标定。
注: 可以采用一个适当储存条件下均匀稳定的物质作为质控样品，采用控制图的方式对仪器进行核查。
标定步骤
当需要对仪器进行标定时，应根据试样管里分别充满空气和水时测定的振动周期计算常数A 和常数B 。其他像正壬烷、正十三烷、环己烷和正十六烷(用于高温条件)之类的标定物也可以使用。
当测定振动周期T 时，用洗涤溶剂冲洗试样管，再用干燥空气吹干。污染或潮湿的空气会影响标定结果，因此当存在这些情况时，应将用于标定的空气预先通过一系列的净化和干燥装置。同时为了防止标定过程中引入潮湿空气，应塞住U型管的入口和出口。
当U型管中的干燥空气，在测试温度下达到热平衡时， 记录空气的T 值。
用注射器将少量(约1mL~2mL)水从试样管底部入口注入到U型试样管中，当仪器配有流量或压力调节器附件或采用自动进样时，将水从适当容器或样品瓶中转移至U型试样管中。试样管中的水应均质、不含空气或气泡。当读数稳定时，记录水的T 值。
根据式(1)计算测试温度下的空气密度:

式中:
d_a一一测试温度下的空气密度， 单位为克每毫升(g/mL)；
T  一一测试温度，单位为开(K)；
p  一一大气压力，单位为千帕(kPa)。
参照附录A表A.1，查得测试温度下水的密度。
根据测定的水和空气的T 值和密度参考值，按式(2)和式(3)计算常数A 值和常数B 值:

式中:
T_a一一试样管内为空气时的振动周期；
T_w一一试样管内为水时的振动周期；
d_a 一一测试温度下的空气密度，单位为克每毫升(g/mL)；
d_w一一测试温度下的水密度，单位为克每毫升(g/mL)。
当用其他参考物质时， 则使用相应的T 值和d 值。
若仪器能根据常数A 值和常数B 值以及样品的T 值自动计算密度，则按照仪器说明书的要求往仪器存储器中输入常数值。
检查标定情况，如需要则按常规标定检查步骤进行调整。
按照上面步骤用相对密度来标定仪器，用1.0000代替式(2)中d_w。
有些型号的仪器仅能显示振动周期T，它们的标定需要测定仪器常数K ，而常数K 是通过密度或相对密度计算得到的。则按所述清洗和干燥试样管，直至得到稳定的读数，记录空气的T 值。按所述将水注入试样管中，待读数达到稳定值，记录水的T 值。利用测得的水和空气的T 值和得到的密度值，根据式(4)和式(5)计算仪器常数K 值:

式中:
K₁一一密度测试时的仪器常数；
d_w一一测试温度下的水密度，单位为克每毫升(g/mL)；
d_a 一一测试温度下的空气密度，单位为克每毫升(g/mL)；
T_w一一试样管内为水时的振动周期；
T_a 一一试样管内为空气时的振动周期；
K₂一一相对密度测试时的仪器常数。
标定核查
要求每周一次标定并调整常数A 和常数B。如果试样管中含有不能用常规清洗方法冲走的沉积物，就需要对仪器进行标定，尽管能通过调整常A 和常数B 值的方法解决这种问题，但当需要大的调整时，建议用强氧化酸(警告一一能导致严重灼伤)或表面清洁液冲洗试样管。
按所述的方法清洗和干燥试样管，直到读数达到稳定值。如果所显不温度下的空气密度值不正确，则重复清洗过程，或从小数点后后一位开始调整常数B 值， 直到仪器显示正确的密度值。
若必须对常数B 进行调整， 则需按所述用水进行再标定以取得稳定读数。如果已标定仪器显示的密度值不正确， 则从常数A 的小数点后后一位开始调整，直到显示该温度下的正确密度值，如已标应仪器显示的是相对密度值，则调整读数至1.0000。
注: 在进行每周一次的标定时，通常的选择取决于结果读数接近上界值还是下界值，通过这种方法确定的设置能对样品结果的第四位产生影响。

分析步骤
手动进样
采用注射器或密度计附带的调节器配件，将少量试样(约1mL~2mL)注入到洁净、干燥的U型试样管内。
也可以通过虹吸的方式加入试样。将特氟隆毛细管的一段插入到试样管的底部入口，把毛细管的另一段浸入样品中， 然后用注射器或真空管路在试样管上部入口抽气，使试样管充满试样。
使用目测或物理方法检查所填充样品的完整性，确认试样管内无气泡， 如发现有气泡， 将试样管清空并重新填满，并重新检查是否还有气泡。
对于采用照明灯的数字式密度计，由于照明灯产生的热量会影响测试温度，在注入样品，并确认试样管内无气泡后，应尽快关闭照明灯。
当仪器显示第四位有效数字的密度值或第五位有效数字的T 值的稳定读数时，表明已达到温度平衡，记录密度值或T 值。
自动进样
采用自动进样法时，要求使用自动进样器。
按照步骤将试样转移至自动进样器样品瓶中，放在自动进样器中，并按上面的步骤进行测试。

计算
自动计算型密度计: 记录两份试样测试结果的平均值为终结果，以密度或相对密度表示。
非自动计算型密度计:利用所测得的样品和水的T 值以及得到的仪器常数，按式(6)和式(7)计算密度[单位为克每毫升(g/mL)或千克每立方米(kg/m³)]或相对密度。计算时采用6位有效数字，记录两份试样测试结果的平均值为终结果，结果保留至4位有效数字。

式中:
t   一一测试温度，单位为摄氏度(°C)；
d_w一一测试温度下的水密度，单位为克每毫升(g/mL)；
K₁一一密度测试时的仪器常数；
T_s 一一试样管内为样品时的振动周期；
T_w一一试样管内为水时的振动周期；
K₂一一相对密度测试时的仪器常数。

报告
报告密度时，应给出测试温度和单位。
示例: 密度(20°C)=0.8765g/mL或876.5kg/m³。
报告相对密度时，应同时给测试温度和参考温度，但无单位。
示例: 相对密度(20°C/20°C)=0.××××。
终结果保留4位有效数字。

精密度
重复性
在同一实验室，由同一操作者使用相同设备，按同样的测试方法，并在短时间内对同一被测对象相互独立进行测试获得的两次独立测试结果的差值r，不大于表1中的数值。


再现性
在不同的实验室，由不同的操作者使用不同的设备，按相同的测试方法，对同一被测对象相互独立进行测试获得的两次独立测试结果的差值R，不大于表2中的数值。