车用汽柴油密度检测方法数位密度分析仪法.docx

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车用汽柴油密度检测方法数位密度分析仪法

車用汽、柴油密度檢測方法—數位密度分析儀法

中華民國九十三年七月二十三日環署檢字第0930052861號公告自中華民國九十三年十月十五日起實施

NIEAA204.71C

一、方法概要

　利用數位密度分析儀，於溫度15℃至35℃，將0.7mL（或依儀器操作說明之指示體積）樣品注入數位密度分析儀，藉由震盪管內樣品質量不同而產生之震盪週期（頻率）變化，經水密度與空氣密度之校正計算後，可測量蒸氣壓低於600mmHg（80kPa）及黏滯度（Viscosities）低於15000cSt（Centistoke，單位：

mm2/s）之汽油（Gasoline）、柴油（Diesel）等油品之密度。

二、適用範圍

（一）本方法適用於在15至35℃、蒸氣壓低於600mmHg（80kPa）及黏滯性低於15000cSt（mm2/s）之車用汽柴油密度之檢測。

（二）本方法不適用於不易分辨氣泡是否完全去除之暗色油品，如原油（Crudeoil）之密度檢測。

（三）本方法密度之定義為：

定溫下，單位體積下液體之質量，以g/mL或kg/m3表示之。

三、干擾

（一）試劑水之純度會影響密度之檢測，故應使用符合ASTMD1193Type

規範之試劑水（如表一）。

（二）溫度誤差0.1℃，密度誤差約為1/10000，故本檢測使用之溫度計及恆溫槽須校正準確。

（三）濕空氣及污染會影響震盪週期（Oscillationperiod），依序可用石油腦、丙酮及乾空氣沖洗。

四、設備及材料

（1）數位密度分析儀：

由U型震盪管、電子激發系統、頻率計算器及顯示器等所組成。

此分析儀必須能在樣品量測過程中調整正確的樣品溫度，或控制樣品於四、（三）所述的溫度，且其精密度需符合本方法的要求。

（2）流入器或壓力接頭（Flowthrough、Pressureadapter）：

利用真空或幫浦將樣品導入數位密度分析儀之裝置。

（三）循環恆溫槽（可選擇配置的）：

能夠使循環體維持在所需的溫度±0.05℃。

溫度控制可以是密度分析儀的一部分。

（四）注射器（Syringes）：

至少可吸取2mL液體，且可連接震盪管，以將樣品注入震盪管。

（五）溫度計：

經校正準確，且刻劃至0.1℃，有一溫度架可裝在儀器上，用來安裝溫度計及觀察測試溫度。

校正溫度計時，冰點和換算的關連皆須估計至0.05℃。

五、試劑

所有測試應使用試劑級之化學藥品。

除非另有指明，否則所有試劑應符合美國化學學會分析試劑委員會之陳述。

其它等級若須使用，必須確定試劑具備足夠的高純度，並不致減低精確度的決定。

（1）試劑水：

應符合ASTMD1193Type

規範（表一）。

（二）再蒸餾水：

再蒸餾，經過煮沸及冷卻的新鮮試劑水，作為一級校正標準品。

使用市售符合方法要求之純水亦可。

（三）輕質油品：

如石油腦（Petroleumnaphtha），可用來清洗黏滯性

油品（註3）。

（四）丙酮（Acetone）：

分析試藥級，再蒸餾水校正後，可用來沖洗樣品瓶並脫水（註3）。

（五）乾空氣（Dryair）：

用來校正及吹乾震盪管和管路等。

可用吸水劑將水分去除或使用市售乾空氣。

（六）有機清潔溶劑（選擇性使用）：

分析試藥級，戊烷、正己烷及十六烷、鉻酸等可用來清洗柴油及汽油樣品（註3、註4）。

（七）清潔溶液（選擇性使用）：

可用來清潔試管及儀器管路等，如Micro-90CleaningSolution或同級清潔劑。

六、採樣及保存

（1）取樣的定義為取得樣品所需的所有步驟，包括從任何管件、儲槽或其他系統，及將樣品放到實驗室的容器中等。

實驗室的測試容器及樣品的體積須具有足夠之容量，可將樣品混合成均質樣品以分析。

（2）請參考ASTMD4057、ASTMD4177、ASTMD5842、CNS1217之採樣方法。

（3）車用汽柴油樣品瓶應使用瓶蓋密封度良好之硼矽玻璃或PTFE樣品瓶。

（4）採樣後，汽油樣品應立即保存於冷藏冰箱中（溫度0～5℃），並於採樣日起三個月內完成分析。

柴油樣品可保存在室溫之環境下，並於採樣日起三個月內完成分析。

（5）如需搖晃樣品使均質化，應在密封耐壓容器內為之，或於低於室溫（25℃）下操作，可參考ASTMD4177，11.SampleMixingandHandling及ASTMD43778.SamplingandTestSamples及ANNEX。

（6）使用適當的注射器從混合樣品中取出測試樣品，如果密度分析儀上有適當的裝置可連接管子，測試樣品可直接由混合樣品容器中傳送至分析儀的樣品管內。

七、步驟

（1）依儀器操作手冊來安裝密度分析儀及設定恒溫水槽溫度。

調整水槽或內部溫度控制，使達到且維持分析儀中樣品區域的測試溫度。

使校正儀器溫度與測量樣品密度時相同溫度。

（注意：

精密設定與控制樣品管測試溫度是非常重要的。

0.1℃的誤差，可以使密度值的小數點第四位的值產生變化）。

（二）於檢測前後視需要清洗儀器管線、震盪管及注射器等：

1.可用石油腦及丙酮（或甲醇）清洗殘餘樣品及脫水，其他適用於清洗油品樣品之試劑亦可。

2.使用乾空氣吹樣品槽至乾（約需十分鐘）。

3.另外，汽油可用正己烷（Hexane），柴油依序可用正十六烷（ n-Hexadecane）及正己烷來清洗。

其他適用於清洗油品樣品之試劑亦可。

（三）校正及檢測當時，量測並記錄室溫及大氣壓力。

（四）檢測前儀器校正：

1.檢查儀器是否已清理無污染。

2.當儀器第一次安裝及測試溫度改變時，需進行儀器校正。

若為例行性樣品檢測，須每週校正儀器；若儀器很少使用，須每次分析前校正儀器。

3.在首次校正或測試溫度改變後校正，需由樣品管內裝空氣和再蒸餾水所測得的振盪週期（T），去計算A和B常數值。

當需要時亦可使用其他物質如正壬烷（n-Nonane），正十三烷（n-Tridecane）、環己烷（Cyclohexane）和正十六烷（n-Hexadecane）（高溫時使用）。

4.在檢測振盪週期（T）時，先用石油腦清洗樣品管，再用丙酮沖洗及用空氣乾燥。

受到污染或含有濕氣的空氣會影響校正。

當有上述的情形發生時，需在空氣管線上加裝純化器或乾燥器。

另外，當用空氣校正時，需在U型管的進、出口兩端用塞子塞住，以避免含有濕氣的空氣進入。

亦可選用其他適於清潔儀器之溶劑。

5.讓進入U型管的乾燥空氣熱平衡，達到測試溫度後，記錄空氣的振盪週期值（T）。

6.以注射器將0.7mL（或依儀器操作說明之指示體積）新鮮再蒸餾水注入分析室，注意不使有任何氣泡產生，不需完全填滿樣品管，只要液體的凹面在中止點上方即可。

待顯示的讀值穩定後，記錄再蒸餾水的振盪週期值（T）。

7.在測試溫度下，計算空氣密度之公式如下：

da，g/mL=0.001293（273.15/T）（P/760）

（1）

式中，T：

絕對溫度，K

P：

大氣壓力，torr

8.在測試溫度下，水的密度測定，則參考表二。

9.由所測得之觀察T值及水和空氣的參考值記錄（或計算）常數值A、常數值B值（有些儀器為儀器常數K1、K2）（使用其他參考液體時，則用其他參考液體的T及d值）。

ConstantA＝（Tw2﹣Ta2）÷（dw﹣da）

（2）

ConstantB＝Ta2﹣（ConstantA×da）（3）

Tw：

特定溫度時水之震盪週期。

Ta：

特定溫度時空氣之震盪週期。

dw：

由表二（或儀器說明書）查得特定溫度蒸餾水之密度。

da：

特定溫度時空氣之密度。

10.如果此儀器能以A和B常數值及所有檢測到的樣品T值計算密度，則可依儀器操作手冊將常數值輸入記憶體中。

11.假如需要對校正值做檢查及調整，則需依步驟14操作進行。

12.假如需要，可以每週對A和B常數值做校正調整，但計算過程不須重覆。

改變校正值一般歸因於樣品管在日常清洗過程中無法去除沉積物。

雖然這種狀況可以調整A和B常數值來做補償，最好利用鉻酸溶液（註4）去清洗樣品管。

無論如何，當需要調整時，鉻酸是最有效的清潔液，另亦可使用界面清潔液。

13.依步驟5清洗及乾燥樣品管，並使顯示讀數達到穩定。

假如在測試的溫度下，所得到的空氣密度並不正確，則須重覆清洗步驟5或調整B常數值至小數點後一位，直到獲得正確的密度為止。

14.假如須依步驟15調整常數值B，則應繼續重新校正。

如步驟7描述，將再蒸餾水導入樣品管中，並使顯示的讀數達到穩定。

假如這儀器已被校正為顯示密度，則在測試溫度下（如表一），以改變常數值A的最後十進位的位置值，調整出水的正確值。

假如此儀器已被校正以比重值顯示，則調整讀值至1.0000。

註：

運用每週的校正程序，可得到的空氣和水的密度值，但會發現常數值A和B在小數點後第四位之變化不只一個數值，而設定值將依其接近較高或較低之值而選定。

依此方法選擇的方式，將影響樣品小數點後第四位的讀值。

15.有些分析儀的型式設計只會顯示振盪週期值（T），而它們的校正須先求取儀器常數值K，使用K值來計算密度，茲敘述如下。

16.依步驟5清洗並乾燥樣品管，並使顯示的讀數達到穩定，記錄空氣的T值。

17.依步驟6將再蒸餾水導入樣品管中，並使顯示的讀數達到穩定。

記錄水的T值。

18.由觀察的T值及水和空氣的參考值【七、（四）、7及七、（四）、8】，以下公式計算儀器常數值K。

計算密度為：

K1＝（dw－da）/（Tw2－Ta2）（4）

式中Tw：

樣品管內為再蒸餾水時，觀測到的振盪週期

Ta：

樣品管內為空氣時，觀察到的振盪週期

dw：

在測試溫度下，再蒸餾水的密度

da：

在測試溫度下，空氣的密度

（五）檢測步驟：

1.若樣品須混搖均質，分析前先搖晃低於室溫（25℃）之密封樣品使充分混合均勻。

2.以針筒吸取約0.7mL樣品（或依儀器操作說明之指示體積）注入乾躁且潔淨之震盪管，確認無氣泡。

3.亦可利用虹吸原理將樣品導入。

將外在的鐵氟龍毛細管插入樣品管中較低的入口端，毛細管之另一端則插入樣品瓶內，並在樣品管中較高的另一入口端用注射器或真空管線吸取樣品，使樣品充滿至樣品管的適當高度。

4.打開燈光並小心的檢查樣品管，確定管內沒有氣泡，且填入的樣品量應至右邊中止點上方。

所填入的樣品必須均質且無氣泡。

註：

如果樣品顏色太深而無法確認是否有無氣泡時，則密度的測量結果將無法達到十、精密度及準確度所描述之精密度範圍內。

5.導入樣品後，立即把照明關掉，因為燈所產生的熱會影響測試溫度。

6.當儀器所顯示之四位有效位數的密度讀值及五位有效位數的T值已穩定時，即表示溫度已達平衡，記錄此密度或T值。

7.依步驟七、（四）清洗吹乾儀器、管路及震盪管等，再分析下一個樣品。

八、結果處理

（1）若數位密度儀有微電腦處理系統可自行計算，使用者僅需將儀器計算出之常數值A、常數值B、觀察之T值及定溫下之密度值，直接列印及（或）記錄、儲存即可。

（2）若儀器無自動計算及記錄功能，請參考下列算式：

1.da（g/mL）＝0.001293×（273.15/T）×（P/760）

da：

特定溫度時空氣之密度。

T：

檢測時空氣之溫度（oK）。

P：

檢測時之大氣壓力（torr）。

2.於溫度t之密度（g/mL；kg/m3）＝dw＋K1（Ts2﹣Tw2）

dw：

在測試溫度下，再蒸餾水的密度

K1：

儀器常數（密度）

Ts：

測試溫度下，樣品之震盪週期。

Tw：

測試溫度下，再蒸餾水的振盪週期

備註：

1g/mL＝1000kg/m3

（三）出密度報告時，要寫出測試溫度及單位（例如：

密度，20℃＝0.8765g/mL或876.5kg/m3）。

（四）密度值經四捨五入後，以g/mL為單位時，應表示至小數點第四位；以kg/m3為單位時，應表示至小數點第一位。

九、品質管制

（一）若為例行性樣品檢測，須每週校正儀器；若儀器很少使用，須每次分析前校正儀器。

（二）若改用不同溫度條件檢測樣品，須以該溫度條件重新校正儀器。

（三）每批樣品檢測前，應依該檢測條件先檢測新鮮再蒸餾水之密度值（表二）。

亦可檢測儀器、學理認可之試劑密度值（如甲苯（表三）等）。

若無法達到該密度值，則儀器須重新清洗及調校。

十、精密度與準確度

（一）本方法之重複性（Repeatability）：

以相同操作者，使用相同儀器設備，在相同試驗條件下，分析同一樣品，經過長時間，在正常且正確的試驗方法操作下，在20次的測驗中，任何2次測試結果的差值，只有1次會超過下列之數值：

在密度0.68至0.97g/mL時，重覆性為0.0001。

（二）本方法之再現性（Reproducibility）：

以不同操作者，使用不同實驗室儀器設備，在相同試驗條件下，分析同一樣品，經過長時間，在正常且正確的試驗方法操作下，在20次測試中，任何2次測試結果的差值，只有1次會超過下列之數值：

在密度0.68至0.97g/mL時，再現性為0.0005。

（三）在20°C、747～927kg/m3條件下，本方法之偏差（Bias）最大可至0.6kg/m3（0.0006g/mL）。

十一、參考資料

（1）TheAmericanSocietyforTestingandMaterials（ASTM）,”StandardTestMethodforDensityandRelativeDensityofLiquidsbyDigitalDensityMeter”,Vol5.01,D4052-96,p.690,2001。

（2）經濟部中央標準局，中國國家標準，”液態油品密度及比重測定法（數位密度計法）”，總號：

14474，類號：

K61065。

民國89年10月24日修訂。

註1：

本檢驗相關樣品廢棄物，依油脂類廢液處理原則處理。

註2：

本文引用之公告方法名稱及編碼，以環保署最新公告者為準。

註3：

輕質油品、丙酮及甲醇等為易燃溶劑，請小心。

註4：

鉻酸會引起嚴重的灼傷，且是公認的致癌物。

表一ASTMD1193Type

蒸餾水規範

導電度（25℃）

不超過1.0μS/cm

電阻（25℃）

至少1.0MΩ．cm以上

總有機碳（TOC）

不超過50μg/L

鈉離子

不超過5μg/L

氯離子

不超過5μg/L

總矽

不超過3μg/L

表二不同溫度下再蒸餾水之密度表

溫度，℃

密度，g/mL

溫度，℃

密度，g/mL

溫度，℃

密度，g/mL

0.0

3.0

4.0

5.0

10.0

15.0

15.56

16.0

17.0

18.0

19.0

20.0

0.999840

0.999964

0.999972

0.999964

0.999699

0.999099

0.999012

0.998943

0.998774

0.998595

0.998404

0.998203

21.0

22.0

23.0

24.0

25.0

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

35.0

37.78

0.997991

0.997769

0.997537

0.997295

0.997043

0.996782

0.996511

0.996231

0.995943

0.995645

0.994029

0.993042

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0

90.0

100

0.992212

0.990208

0.988030

0.985688

0.983191

0.980546

0.977759

0.974837

0.971785

0.968606

0.965305

0.958345

表三甲苯之密度（Densityoftoluene）

溫度

密度

15.00°C

0.8713g/mL

15.56°C（60℉）

0.8708g/mL

20.00°C

0.8667g/mL