SN/T 2383-2017 液體化工品 密度和相對(duì)密度的測(cè)定 數(shù)字式密度計(jì)法

范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用數(shù)字式密度計(jì)測(cè)定液體化工品的密度和相對(duì)密度的測(cè)定方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于蒸氣壓低于100kPa，測(cè)試溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度低于15000mm²/s的液體化工品。

術(shù)語(yǔ)和定義
下列術(shù)語(yǔ)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(duì)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(dòng)試樣管中，試樣管質(zhì)量的變化引起振動(dòng)頻率的變化，結(jié)合標(biāo)定數(shù)據(jù)計(jì)算樣品的密度或相對(duì)密度，手動(dòng)進(jìn)樣或自動(dòng)進(jìn)樣均可。
注1: 由于液體化工品種類繁多，測(cè)定時(shí)確保樣品不會(huì)損傷數(shù)字式密度計(jì)(如腐蝕進(jìn)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(cè)試部分在分析池通過(guò)升溫后以液體的形式進(jìn)行分析。

儀器
數(shù)字式密度計(jì): 裝有U型振動(dòng)試樣管并具有電子激發(fā)、振動(dòng)頻率計(jì)數(shù)及顯示功能。測(cè)定過(guò)程中，能測(cè)定試樣的溫度或具有控制樣品溫度的能力，同時(shí)應(yīng)達(dá)到本標(biāo)準(zhǔn)所要求的精度。
注: 在確定樣品在U型振蕩管中沒(méi)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(jì)的一部分。
注射器: 手動(dòng)進(jìn)樣的主要設(shè)備，容積至少2mL，帶有尖嘴或與振動(dòng)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(jì)的一種可選設(shè)備。
注: 為避免形成氣泡，建議對(duì)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(xiǎn)型振蕩管中。
自動(dòng)進(jìn)樣器: 用于自動(dòng)進(jìn)樣。在分析過(guò)程中，應(yīng)確保進(jìn)入儀器的測(cè)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(jì)，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(shuō)明，在分析中僅使用確認(rèn)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(duì)儀器無(wú)腐蝕。
標(biāo)定物質(zhì)
標(biāo)定試樣管至少需要兩種標(biāo)定物質(zhì)，標(biāo)定物質(zhì)的密度應(yīng)能溯源到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或采用*的數(shù)值。
當(dāng)使用水和空氣時(shí)，應(yīng)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(biāo)定物質(zhì)。
b) 干燥空氣: 用于標(biāo)定和吹干試樣管。

儀器準(zhǔn)備
按照儀器操作說(shuō)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(cè)試溫度，在同一溫度下標(biāo)定儀器。
注: 試樣管測(cè)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(jì))小數(shù)點(diǎn)后第四位值的變化。

儀器標(biāo)定
標(biāo)定頻次
儀器安裝、測(cè)試溫度改變、維修或系統(tǒng)受干擾后都應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。至少每周一次對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定。
注: 可以采用一個(gè)適當(dāng)儲(chǔ)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(duì)儀器進(jìn)行核查。
標(biāo)定步驟
當(dāng)需要對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，應(yīng)根據(jù)試樣管里分別充滿空氣和水時(shí)測(cè)定的振動(dòng)周期計(jì)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(biāo)定物也可以使用。
當(dāng)測(cè)定振動(dòng)周期T 時(shí)，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(huì)影響標(biāo)定結(jié)果，因此當(dāng)存在這些情況時(shí)，應(yīng)將用于標(biāo)定的空氣預(yù)先通過(guò)一系列的凈化和干燥裝置。同時(shí)為了防止標(biāo)定過(guò)程中引入潮濕空氣，應(yīng)塞住U型管的入口和出口。
當(dāng)U型管中的干燥空氣，在測(cè)試溫度下達(dá)到熱平衡時(shí)， 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(dāng)儀器配有流量或壓力調(diào)節(jié)器附件或采用自動(dòng)進(jìn)樣時(shí)，將水從適當(dāng)容器或樣品瓶中轉(zhuǎn)移至U型試樣管中。試樣管中的水應(yīng)均質(zhì)、不含空氣或氣泡。當(dāng)讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)，記錄水的T 值。
根據(jù)式(1)計(jì)算測(cè)試溫度下的空氣密度:

式中:
d_a一一測(cè)試溫度下的空氣密度， 單位為克每毫升(g/mL)；
T  一一測(cè)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(cè)試溫度下水的密度。
根據(jù)測(cè)定的水和空氣的T 值和密度參考值，按式(2)和式(3)計(jì)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(shí)的振動(dòng)周期；
T_w一一試樣管內(nèi)為水時(shí)的振動(dòng)周期；
d_a 一一測(cè)試溫度下的空氣密度，單位為克每毫升(g/mL)；
d_w一一測(cè)試溫度下的水密度，單位為克每毫升(g/mL)。
當(dāng)用其他參考物質(zhì)時(shí)， 則使用相應(yīng)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(dòng)計(jì)算密度，則按照儀器說(shuō)明書的要求往儀器存儲(chǔ)器中輸入常數(shù)值。
檢查標(biāo)定情況，如需要?jiǎng)t按常規(guī)標(biāo)定檢查步驟進(jìn)行調(diào)整。
按照上面步驟用相對(duì)密度來(lái)標(biāo)定儀器，用1.0000代替式(2)中d_w。
有些型號(hào)的儀器僅能顯示振動(dòng)周期T，它們的標(biāo)定需要測(cè)定儀器常數(shù)K ，而常數(shù)K 是通過(guò)密度或相對(duì)密度計(jì)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(dá)到穩(wěn)定值，記錄水的T 值。利用測(cè)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(jì)算儀器常數(shù)K 值:

式中:
K₁一一密度測(cè)試時(shí)的儀器常數(shù)；
d_w一一測(cè)試溫度下的水密度，單位為克每毫升(g/mL)；
d_a 一一測(cè)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(shí)的振動(dòng)周期；
T_a 一一試樣管內(nèi)為空氣時(shí)的振動(dòng)周期；
K₂一一相對(duì)密度測(cè)試時(shí)的儀器常數(shù)。
標(biāo)定核查
要求每周一次標(biāo)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(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定，盡管能通過(guò)調(diào)整常A 和常數(shù)B 值的方法解決這種問(wèn)題，但當(dāng)需要大的調(diào)整時(shí)，建議用強(qiáng)氧化酸(警告一一能導(dǎo)致嚴(yán)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(dá)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(fù)清洗過(guò)程，或從小數(shù)點(diǎn)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(duì)常數(shù)B 進(jìn)行調(diào)整， 則需按所述用水進(jìn)行再標(biāo)定以取得穩(wěn)定讀數(shù)。如果已標(biāo)定儀器顯示的密度值不正確， 則從常數(shù)A 的小數(shù)點(diǎn)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(biāo)應(yīng)儀器顯示的是相對(duì)密度值，則調(diào)整讀數(shù)至1.0000。
注: 在進(jìn)行每周一次的標(biāo)定時(shí)，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(guò)這種方法確定的設(shè)置能對(duì)樣品結(jié)果的第四位產(chǎn)生影響。

分析步驟
手動(dòng)進(jìn)樣
采用注射器或密度計(jì)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(guò)虹吸的方式加入試樣。將特氟隆毛細(xì)管的一段插入到試樣管的底部入口，把毛細(xì)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(cè)或物理方法檢查所填充樣品的完整性，確認(rèn)試樣管內(nèi)無(wú)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(duì)于采用照明燈的數(shù)字式密度計(jì)，由于照明燈產(chǎn)生的熱量會(huì)影響測(cè)試溫度，在注入樣品，并確認(rèn)試樣管內(nèi)無(wú)氣泡后，應(yīng)盡快關(guān)閉照明燈。
當(dāng)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(shí)，表明已達(dá)到溫度平衡，記錄密度值或T 值。
自動(dòng)進(jìn)樣
采用自動(dòng)進(jìn)樣法時(shí)，要求使用自動(dòng)進(jìn)樣器。
按照步驟將試樣轉(zhuǎn)移至自動(dòng)進(jìn)樣器樣品瓶中，放在自動(dòng)進(jìn)樣器中，并按上面的步驟進(jìn)行測(cè)試。

計(jì)算
自動(dòng)計(jì)算型密度計(jì): 記錄兩份試樣測(cè)試結(jié)果的平均值為終結(jié)果，以密度或相對(duì)密度表示。
非自動(dòng)計(jì)算型密度計(jì):利用所測(cè)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(jì)算密度[單位為克每毫升(g/mL)或千克每立方米(kg/m³)]或相對(duì)密度。計(jì)算時(shí)采用6位有效數(shù)字，記錄兩份試樣測(cè)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(cè)試溫度，單位為攝氏度(°C)；
d_w一一測(cè)試溫度下的水密度，單位為克每毫升(g/mL)；
K₁一一密度測(cè)試時(shí)的儀器常數(shù)；
T_s 一一試樣管內(nèi)為樣品時(shí)的振動(dòng)周期；
T_w一一試樣管內(nèi)為水時(shí)的振動(dòng)周期；
K₂一一相對(duì)密度測(cè)試時(shí)的儀器常數(shù)。

報(bào)告
報(bào)告密度時(shí)，應(yīng)給出測(cè)試溫度和單位。
示例: 密度(20°C)=0.8765g/mL或876.5kg/m³。
報(bào)告相對(duì)密度時(shí)，應(yīng)同時(shí)給測(cè)試溫度和參考溫度，但無(wú)單位。
示例: 相對(duì)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(fù)性
在同一實(shí)驗(yàn)室，由同一操作者使用相同設(shè)備，按同樣的測(cè)試方法，并在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一被測(cè)對(duì)象相互獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試獲得的兩次獨(dú)立測(cè)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(shí)驗(yàn)室，由不同的操作者使用不同的設(shè)備，按相同的測(cè)試方法，對(duì)同一被測(cè)對(duì)象相互獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試獲得的兩次獨(dú)立測(cè)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(jì)DA-650/DA-645/DA-640