ISO 15337:2009
(Main)Ambient air — Gas phase titration — Calibration of analysers for ozone
Ambient air — Gas phase titration — Calibration of analysers for ozone
ISO 15337:2009 specifies the gas phase titration (GPT) method for the calibration of ambient air ozone (O3) analysers. The method is applicable to the calibration of O3 concentrations in the range 10 µg m−3 (5 nmol mol−1 mole fraction) to 2 000 µg m−3 (1 000 nmol mol−1 mole fraction). ISO 15337:2009 uses the reference conditions of 25 °C and 101,325 kPa; however, reference temperatures of 0 °C and 20 °C are also acceptable.
Air ambiant — Titrage en phase gazeuse — Étalonnage des analyseurs d'ozone
L'ISO 15337:2009 spécifie une méthode de titrage en phase gazeuse (TPG) pour l'étalonnage des analyseurs d'ozone (O3) dans l'air ambiant. Cette méthode s'applique à l'étalonnage de concentrations d'ozone allant de 10 µg m-3 (fraction molaire de 5 nmol mol-1) à 2 000 µg m-3 (fraction molaire de 1 000 nmol mol-1). L'ISO 15337:2009 utilise les conditions de référence de 25 °C et 101,325 kPa; toutefois, des températures de référence de 0 °C et 20 °C sont également acceptables.
Zunanji zrak - Titracija plinske faze - Umerjanje analizatorjev ozona
Ta mednarodni standard določa metodo titracije plinske faze (GPT) za umerjanje analizatorjev ozona v zunanjem zraku (O3). Metoda se uporablja za umerjanje koncentracij O3 v razponu 10 μg/m−3 (molski delež 5 nmol/mol−1) do 2000 μg/m−3 (molski delež 1000 nmol/mol−1). Ta mednarodni standard uporablja referenčne pogoje 25 °C in 101,325 kPa; sprejemljivi sta tudi referenčni temperaturi 0 °C in 20 °C.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15337
First edition
2009-04-15
Ambient air — Gas phase titration —
Calibration of analysers for ozone
Air ambiant — Titrage en phase gazeuse — Étalonnage des analyseurs
d'ozone
Reference number
ISO 15337:2009(E)
©
ISO 2009
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ISO 15337:2009(E)
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Fax + 41 22 749 09 47
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ISO 15337:2009(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15337 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 3, Ambient
atmospheres.
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ISO 15337:2009(E)
Introduction
For ambient ozone (O ) analysers, the primary standard measurement principle for calibration is UV
3
photometry. This International Standard provides an alternative secondary measurement principle and method
based on gas phase titration of an O gas mixture with excess nitric oxide (NO). When using this method, the
3
generated O calibration gases are traceable to a certified primary NO measurement standard.
3
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15337:2009(E)
Ambient air — Gas phase titration — Calibration of analysers
for ozone
1 Scope
This International Standard specifies the gas phase titration (GPT) method for the calibration of ambient air
−3
ozone (O ) analysers. The method is applicable to the calibration of O concentrations in the range 10 µg m
3 3
−1 −3 −1
(5 nmol mol mole fraction) to 2 000 µg m (1 000 nmol mol mole fraction). This International Standard
uses the reference conditions of 25 °C and 101,325 kPa; however, reference temperatures of 0 °C and 20 °C
are also acceptable.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 7996, Ambient air — Determination of the mass concentration of nitrogen oxides — Chemiluminescence
method
3 Principle
Gas phase titration (GPT) is based on the simple gas phase bimolecular reaction:
NO++O U NO O (1)
32 2
−14 3 −1 −1 −1 −1
with a bimolecular reaction rate constant of 1,8 × 10 cm molecule s (or 0,44 µmol mol s when
concentrations are expressed as mole fractions) at 298 K.
This reaction is fast, and equilibrium lies far to the right hand side of Expression (1) if the kinetic conditions
specified in Annex A are satisfied. This International Standard is based on mixing O with excess nitric oxide
3
(NO) in a dynamic flow system where, first, the NO and O are mixed at relatively high concentrations (to
3
effect essentially complete reaction of the O ) and, second, the reaction products and any excess NO are then
3
diluted with zero reference gas (e.g. synthetic air) to final calibration concentrations. Since the reaction is
stoichiometric, the molar decrease in measured NO is equal to the added O ; this is also equal to the nitrogen
3
dioxide (NO ) reaction product.
2
The NO is obtained from a certified NO measurement standard, a calibrated gas mixture in a compressed gas
[11]
cylinder. Other calibrated sources could be used (e.g. see VDI 2453-3 ), and adapted to the GPT
calibration apparatus. The change in NO concentration at the GPT output manifold is measured by a
chemiluminescence NO analyser. A stable O generator is used to produce variable concentrations of the gas
3
to cover the calibration range of interest.
© ISO 2009 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 15337:2009(E)
4 Reagents and materials
4.1 Sample line and connectors, made of material that is inert to O and NO, such as glass or
3
fluorocarbon polymer [e.g. perfluoro(alkoxy alkane) (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE) or perfluoro
(ethylene-propylene) plastic (FEP) are acceptable]; these shall be as short as possible to keep the residence
time to a minimum.
NOTE Whenever a sampling line is cleaned or replaced, it can take several hours to equilibrate with ambient
conditions.
4.2 Zero reference gas, for calibration of the GPT procedure. If synthetic air is used, the oxygen (O )
2
content shall be at the normal atmospheric concentration of 20,9 % ± 2 % volume fraction. No O , nitrogen
3
oxides or any other interfering substance that can cause an undesired measurable positive or negative
response in the analysis shall be detectable in the zero air.
[9]
NOTE Details on a system for making zero air from ambient air can be found in ASTM D5011 .
4.3 NO measurement standard, stored in a compressed gas cylinder and containing a known
−1 −1
concentration of NO in nitrogen, in the range 10 µmol mol to 100 µmol mol , for use in the calibration
procedure. This NO cylinder shall be traceable to a primary measurement standard (e.g. a certified reference
material), and the NO impurity shall be less than 0,5 % mass fraction of the NO concentration.
2
5 Apparatus
Usual laboratory equipment and, in particular, the following.
5.1 Ozone generator, capable of producing steady O concentrations in the required range throughout the
3
period of the calibration. Conventional UV low-pressure mercury vapour lamps are adequate for this purpose;
however, both voltage and temperature regulation shall be provided for a stable O output.
3
CAUTION — Ozone is a toxic gas and good laboratory practice should limit indoor ozone
−3 −1
concentrations to less than 200 µg m (100 nmol mol ). Consult a reference text for more details on
hazards of ozone and appropriate safety precautions. Any excess should be vented into an activated
charcoal scrubber (with negligible back-pressure) or outdoors well away from any sampling intake.
Comply with any local regulations currently in force for handling, use and disposal of ozone.
5.2 Gas flow controllers and meters: there are two options for controlling and measuring the gas flows;
see 5.2.1 and 5.2.2. Electronic mass flow controllers (5.2.1) are recommended because of their inherent low
measurement uncertainty and greater precision.
5.2.1 Electronic mass flow controllers, calibrated and capable of maintaining constant gas flow rates
within ± 0,5 % throughout the calibration period. Components in contact with NO shall be of a non-reactive
material.
5.2.2 Manual gas flow control and meters, capable of maintaining constant gas flow rates within ± 2 %
throughout the calibration period. The gas flow meters shall be capable of measuring the required gas flows
within ± 2 %.
5.3 Reaction chamber, to provide a suitable environment for the quantitative reaction between NO and O
3
at high concentration. This chamber shall be made of materials inert to O and nitrogen oxides, such as
3
borosilicate glass, PFA, FEP or PTFE. Its volume shall be limited so that the residence time of the gas mixture
in this volume is less than 60 s (see Annex A for predetermining the volume for given flow conditions).
5.4 Dilution chamber, to provide a suitable environment for the mixing of reaction products and dilution air.
It shall be made of materials inert to O and nitrogen oxides, such as borosilicate glass, PFA, FEP or PTFE.
3
Its volume should be sufficiently large to allow complete mixing of the gas components, but small enough to
limit the residence time to less than 60 s.
2 © ISO 2009 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 15337:2009(E)
5.5 Output manifold, to serve as a multi-port interface to allow sampling of the output from the GPT
calibration system. It shall be made of materials inert to O , such as borosilicate glass, PFA, FEP or PTFE. It
3
shall be of sufficient diameter and be vented to ensure an insignificant pressure drop from inside to outside
the manifold. The vent outlet shall be located downstream of the other outlet ports so as to prevent intrusion of
ambient air.
5.6 Temperature sensor, to measure the temperature of the detection cell of the O analyser, readable to
3
within ± 0,5 °C.
5.7 Pressure meter, to indicate the pressure in the detection cell of the O analyser, readable to within
3
± 2 hPa.
5.8 Chemiluminescence nitrogen oxides analyser, whose NO channel meets the requirements of
ISO 7996. The purpose of this instrument is to determine quantitatively the decrease in NO response
equivalent to the O added in the GPT system.
3
[10]
NOTE Additional details on calibrating such an analyser can be found in VDI 2453-2 .
5.9 Pressure regulator for source gas cylinder, whose internal components are inert to NO.
6 Calibration procedure
6.1 Overview
A schematic diagram of a calibration system is shown in Figure 1. The following procedure is written for the
option where
a) both NO and O analysers are simultaneously sampling the output manifold of the GPT system,
3
b) concentrations are expressed as mole fractions, in nanomoles per mole.
A suitable and accurately known NO concentration in air is generated and measured with the
chemiluminescence NO analyser (5.8). Then, O is generated to titrate some of the NO. The decrease in NO
3
is equal to the added O . Finally, with the O generator (5.1) still on, the NO flow is turned off so that the
3 3
ambient O analyser can measure the known O concentration via the common manifold. By varying the O
3 3 3
generator output, other known O concentrations can be generated in a similar manner. A linear least squares
3
analysis of the O analyser responses and corresponding calculated O concentrations will produce a linear
3 3
calibration function for the O analyser.
3
The linearity of the chemiluminescence NO analyser shall have been recently verified by means of a linear
least squares analysis on its calibration data, and the calculated correlation coefficient shall be better than
0,99 for the NO calibration range of interest. (It should be noted that the calibration function for the NO
analyser need not be used in the following calibration calculations.)
6.2 Calibration of the ambient ozone analyser
6.2.1 Install the instruments in a suitable location and provide temperature control of the measurement
room to minimize any temperature dependence of the instruments. Follow the manufacturer's operating
instructions for the analysers to set the various operating parameters correctly, including the sample flow rate
and, if applicable, activation of the electronic temperature and pressure compensation on the O analyser.
3
Also, follow the diagnostic procedure as outlined in the manufacturer's operations manual to verify that
instrument functions are within their performance specifications. The measured concentrations should be
recorded by means of a suitable recording device (e.g. chart recorder or electronic data acquisition system).
© ISO 2009 – All rights reserved 3
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ISO 15337:2009(E)
Figure 1 — Schematic diagram of a typical ozone calibration flow system for use with GPT
In the calculations to follow, concentrations are expressed as mole fractions. The calibration shall include
measurements using zero air (see 4.2) and at
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 15337:2013
01-april-2013
Zunanji zrak - Titracija plinske faze - Umerjanje analizatorjev ozona
Ambient air - Gas phase titration - Calibration of analysers for ozone
Air ambiant - Titrage en phase gazeuse - Étalonnage des analyseurs d'ozone
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 15337:2009
ICS:
13.040.20 Kakovost okoljskega zraka Ambient atmospheres
SIST ISO 15337:2013 en,fr
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 15337:2013
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SIST ISO 15337:2013
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15337
First edition
2009-04-15
Ambient air — Gas phase titration —
Calibration of analysers for ozone
Air ambiant — Titrage en phase gazeuse — Étalonnage des analyseurs
d'ozone
Reference number
ISO 15337:2009(E)
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ISO 15337:2009(E)
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
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atmospheres.
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SIST ISO 15337:2013
ISO 15337:2009(E)
Introduction
For ambient ozone (O ) analysers, the primary standard measurement principle for calibration is UV
3
photometry. This International Standard provides an alternative secondary measurement principle and method
based on gas phase titration of an O gas mixture with excess nitric oxide (NO). When using this method, the
3
generated O calibration gases are traceable to a certified primary NO measurement standard.
3
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15337:2009(E)
Ambient air — Gas phase titration — Calibration of analysers
for ozone
1 Scope
This International Standard specifies the gas phase titration (GPT) method for the calibration of ambient air
−3
ozone (O ) analysers. The method is applicable to the calibration of O concentrations in the range 10 µg m
3 3
−1 −3 −1
(5 nmol mol mole fraction) to 2 000 µg m (1 000 nmol mol mole fraction). This International Standard
uses the reference conditions of 25 °C and 101,325 kPa; however, reference temperatures of 0 °C and 20 °C
are also acceptable.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 7996, Ambient air — Determination of the mass concentration of nitrogen oxides — Chemiluminescence
method
3 Principle
Gas phase titration (GPT) is based on the simple gas phase bimolecular reaction:
NO++O U NO O (1)
32 2
−14 3 −1 −1 −1 −1
with a bimolecular reaction rate constant of 1,8 × 10 cm molecule s (or 0,44 µmol mol s when
concentrations are expressed as mole fractions) at 298 K.
This reaction is fast, and equilibrium lies far to the right hand side of Expression (1) if the kinetic conditions
specified in Annex A are satisfied. This International Standard is based on mixing O with excess nitric oxide
3
(NO) in a dynamic flow system where, first, the NO and O are mixed at relatively high concentrations (to
3
effect essentially complete reaction of the O ) and, second, the reaction products and any excess NO are then
3
diluted with zero reference gas (e.g. synthetic air) to final calibration concentrations. Since the reaction is
stoichiometric, the molar decrease in measured NO is equal to the added O ; this is also equal to the nitrogen
3
dioxide (NO ) reaction product.
2
The NO is obtained from a certified NO measurement standard, a calibrated gas mixture in a compressed gas
[11]
cylinder. Other calibrated sources could be used (e.g. see VDI 2453-3 ), and adapted to the GPT
calibration apparatus. The change in NO concentration at the GPT output manifold is measured by a
chemiluminescence NO analyser. A stable O generator is used to produce variable concentrations of the gas
3
to cover the calibration range of interest.
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4 Reagents and materials
4.1 Sample line and connectors, made of material that is inert to O and NO, such as glass or
3
fluorocarbon polymer [e.g. perfluoro(alkoxy alkane) (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE) or perfluoro
(ethylene-propylene) plastic (FEP) are acceptable]; these shall be as short as possible to keep the residence
time to a minimum.
NOTE Whenever a sampling line is cleaned or replaced, it can take several hours to equilibrate with ambient
conditions.
4.2 Zero reference gas, for calibration of the GPT procedure. If synthetic air is used, the oxygen (O )
2
content shall be at the normal atmospheric concentration of 20,9 % ± 2 % volume fraction. No O , nitrogen
3
oxides or any other interfering substance that can cause an undesired measurable positive or negative
response in the analysis shall be detectable in the zero air.
[9]
NOTE Details on a system for making zero air from ambient air can be found in ASTM D5011 .
4.3 NO measurement standard, stored in a compressed gas cylinder and containing a known
−1 −1
concentration of NO in nitrogen, in the range 10 µmol mol to 100 µmol mol , for use in the calibration
procedure. This NO cylinder shall be traceable to a primary measurement standard (e.g. a certified reference
material), and the NO impurity shall be less than 0,5 % mass fraction of the NO concentration.
2
5 Apparatus
Usual laboratory equipment and, in particular, the following.
5.1 Ozone generator, capable of producing steady O concentrations in the required range throughout the
3
period of the calibration. Conventional UV low-pressure mercury vapour lamps are adequate for this purpose;
however, both voltage and temperature regulation shall be provided for a stable O output.
3
CAUTION — Ozone is a toxic gas and good laboratory practice should limit indoor ozone
−3 −1
concentrations to less than 200 µg m (100 nmol mol ). Consult a reference text for more details on
hazards of ozone and appropriate safety precautions. Any excess should be vented into an activated
charcoal scrubber (with negligible back-pressure) or outdoors well away from any sampling intake.
Comply with any local regulations currently in force for handling, use and disposal of ozone.
5.2 Gas flow controllers and meters: there are two options for controlling and measuring the gas flows;
see 5.2.1 and 5.2.2. Electronic mass flow controllers (5.2.1) are recommended because of their inherent low
measurement uncertainty and greater precision.
5.2.1 Electronic mass flow controllers, calibrated and capable of maintaining constant gas flow rates
within ± 0,5 % throughout the calibration period. Components in contact with NO shall be of a non-reactive
material.
5.2.2 Manual gas flow control and meters, capable of maintaining constant gas flow rates within ± 2 %
throughout the calibration period. The gas flow meters shall be capable of measuring the required gas flows
within ± 2 %.
5.3 Reaction chamber, to provide a suitable environment for the quantitative reaction between NO and O
3
at high concentration. This chamber shall be made of materials inert to O and nitrogen oxides, such as
3
borosilicate glass, PFA, FEP or PTFE. Its volume shall be limited so that the residence time of the gas mixture
in this volume is less than 60 s (see Annex A for predetermining the volume for given flow conditions).
5.4 Dilution chamber, to provide a suitable environment for the mixing of reaction products and dilution air.
It shall be made of materials inert to O and nitrogen oxides, such as borosilicate glass, PFA, FEP or PTFE.
3
Its volume should be sufficiently large to allow complete mixing of the gas components, but small enough to
limit the residence time to less than 60 s.
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ISO 15337:2009(E)
5.5 Output manifold, to serve as a multi-port interface to allow sampling of the output from the GPT
calibration system. It shall be made of materials inert to O , such as borosilicate glass, PFA, FEP or PTFE. It
3
shall be of sufficient diameter and be vented to ensure an insignificant pressure drop from inside to outside
the manifold. The vent outlet shall be located downstream of the other outlet ports so as to prevent intrusion of
ambient air.
5.6 Temperature sensor, to measure the temperature of the detection cell of the O analyser, readable to
3
within ± 0,5 °C.
5.7 Pressure meter, to indicate the pressure in the detection cell of the O analyser, readable to within
3
± 2 hPa.
5.8 Chemiluminescence nitrogen oxides analyser, whose NO channel meets the requirements of
ISO 7996. The purpose of this instrument is to determine quantitatively the decrease in NO response
equivalent to the O added in the GPT system.
3
[10]
NOTE Additional details on calibrating such an analyser can be found in VDI 2453-2 .
5.9 Pressure regulator for source gas cylinder, whose internal components are inert to NO.
6 Calibration procedure
6.1 Overview
A schematic diagram of a calibration system is shown in Figure 1. The following procedure is written for the
option where
a) both NO and O analysers are simultaneously sampling the output manifold of the GPT system,
3
b) concentrations are expressed as mole fractions, in nanomoles per mole.
A suitable and accurately known NO concentration in air is generated and measured with the
chemiluminescence NO analyser (5.8). Then, O is generated to titrate some of the NO. The decrease in NO
3
is equal to the added O . Finally, with the O generator (5.1) still on, the NO flow is turned off so that the
3 3
ambient O analyser can measure the known O concentration via the common manifold. By varying the O
3 3 3
generator output, other known O concentrations can be generated in a similar manner. A linear least squares
3
analysis of the O analyser responses and corresponding calculated O concentrations will produce a linear
3 3
calibration function for the O analyser.
3
The linearity of the chemiluminescence NO analyser shall have been recently verified by means of a linear
least squares analysis on its calibration data, and the calculated correlation coefficient shall be better than
0,99 for the NO calibration range of interest. (It should be noted that the calibration function for the NO
analyser need not be used in the following calibration calculations.)
6.2 Calibration of the ambient ozone analyser
6.2.1 Install the instruments in a suitable location and provide temperature control of the measurement
room to minimize any temperature dependence of the instruments. Follow the manufacturer's operating
instructions for the analysers to set the various operating parameters correctly, including the sample flow rate
and, if applicable, activation of the electronic temperature and pressure compensation on the O analyser.
3
Also, follow the diagnostic procedure as outlined in the manufacturer's operations manual to verify that
instrument functions are within their performance specifications. The measured concentrations should be
recorded by means of a suitable recording device (e.g. chart recorder or electronic data acquisition system).
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NORME ISO
INTERNATIONALE 15337
Première édition
2009-04-15
Air ambiant — Titrage en phase
gazeuse — Étalonnage des analyseurs
d'ozone
Ambient air — Gas phase titration — Calibration of analysers for ozone
Numéro de référence
ISO 15337:2009(F)
©
ISO 2009
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Publié en Suisse
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ISO 15337:2009(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15337 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l'air, sous-comité SC 3,
Atmosphères ambiantes.
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ISO 15337:2009(F)
Introduction
Pour les analyseurs d'ozone (O ) ambiant, le principe de mesurage de l'étalon primaire à des fins
3
d'étalonnage est la photométrie UV. La présente Norme internationale fournit un principe de mesurage
secondaire alternatif et décrit une méthode fondée sur le titrage en phase gazeuse d'un mélange gazeux
d'ozone contenant de l'oxyde nitrique (NO) en excès. Lorsque cette méthode est utilisée, les gaz d'étalonnage
en ozone produits sont traçables par rapport à un étalon primaire en NO certifié.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15337:2009(F)
Air ambiant — Titrage en phase gazeuse — Étalonnage des
analyseurs d'ozone
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode de titrage en phase gazeuse (TPG) pour l'étalonnage
des analyseurs d'ozone (O ) dans l'air ambiant. Cette méthode s'applique à l'étalonnage de concentrations
3
−3 −1 −3
d'ozone allant de 10 µg m (fraction molaire de 5 nmol mol ) à 2 000 µg m (fraction molaire de
−1
1 000 nmol mol ). La présente Norme internationale utilise les conditions de référence de 25 °C et
101,325 kPa; toutefois, des températures de référence de 0 °C et 20 °C sont également acceptables.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 7996, Air ambiant — Détermination de la concentration en masse des oxydes d'azote — Méthode par
chimiluminescence
3 Principe de mesurage
Le titrage en phase gazeuse (TPG) est fondé sur la simple réaction bimoléculaire en phase gazeuse:
NO++O U NO O (1)
32 2
−14 3 −1 −1
avec une vitesse de réaction bimoléculaire constante de 1,8 × 10 cm molécule s (ou de
−1 −1
0,44 µmol mol s lorsque les concentrations sont exprimées en fractions molaires) à 298 K.
Cette réaction est rapide et l'équilibre se situe loin du côté droit de l'Expression (1) si les conditions cinétiques
spécifiées à l'Annexe A sont remplies. La présente Norme internationale repose sur le mélange d'ozone (O )
3
avec de l'oxyde nitrique (NO) en excès dans un système à débit dynamique dans lequel, dans un premier
temps, NO et O sont mélangés à des concentrations relativement élevées (pour obtenir une réaction
3
complète de O ) et, dans un deuxième temps, les produits de réaction et le NO en excès sont dilués avec de
3
l'air de zéro de référence (par exemple air synthétique) de manière à obtenir les concentrations d'étalonnage
finales. La réaction étant stœchiométrique, la décroissance molaire de NO mesurée est égale au O ajouté
3
ainsi qu'au dioxyde d'azote (NO ) produit par la réaction.
2
Le NO est obtenu à partir d'un étalon en NO certifié, un mélange de gaz étalonné dans une bouteille de gaz
[11]
comprimé. D'autres sources étalonnées pourraient être utilisées (par exemple voir VDI 2453-3 ) et
adaptées à l'appareil d'étalonnage par TPG. La variation de concentration de NO au niveau du distributeur de
sortie du système d'étalonnage par TPG est mesurée à l'aide d'un analyseur de NO par chimiluminescence.
Un générateur d'ozone stable est utilisé pour produire des concentrations variables en gaz afin de couvrir la
plage d'étalonnage considérée.
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ISO 15337:2009(F)
4 Réactifs et matériaux
4.1 Ligne d'échantillonnage et connecteurs, constitués d'un matériau inerte vis-à-vis de l'ozone et de
l'oxyde nitrique, tel que du verre ou un polymère fluorocarboné [par exemple le perfluoro alcoxyl alcane (PFA),
le polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou du plastique perfluoré(éthylène-propylène) sont acceptables]; ils doivent
être le plus court possible, pour que le temps de séjour soit le plus bref possible.
NOTE En cas de nettoyage ou de remplacement d'une ligne d'échantillonnage, sa mise aux conditions ambiantes
peut prendre plusieurs heures.
4.2 Air de zéro de référence, pour l'étalonnage du mode opératoire de TPG. En cas d'utilisation d'air
synthétique, la teneur en oxygène (O ) doit se situer à la concentration atmosphérique normale de
2
20,9 % ± 2 %, en fraction volumique. Aucune trace d'ozone, d'oxydes d'azote et d'autres interférents
susceptibles de provoquer une réponse positive ou négative mesurable non souhaitée lors de l'analyse ne
doit être détectée dans l'air de zéro.
NOTE Des détails relatifs à un système permettant d'obtenir de l'air de zéro à partir de l'air ambiant peuvent être
[9]
trouvés dans l'ASTM D5011 .
4.3 Étalon de NO, stocké dans une bouteille de gaz comprimé et contenant une concentration connue de
−1 −1
NO dans l'azote, de l'ordre de 10 µmol mol à 100 µmol mol , pour utilisation dans le mode opératoire
d'étalonnage. La bouteille de NO doit être traçable par rapport à un étalon primaire (par exemple un matériau
de référence certifié) et le NO en tant qu'impureté ne doit être présent qu'en quantité inférieure à 0,5 % en
2
fraction massique de la concentration en NO.
5 Appareillage
Matériel courant de laboratoire et en particulier ce qui suit.
5.1 Générateur d'ozone, capable de produire des concentrations d'ozone stables dans la plage requise,
pendant toute la durée de l'étalonnage. Les lampes UV classiques à vapeur de mercure basse pression
conviennent pour cet usage mais, pour que la sortie d'ozone soit stable, la tension et la température doivent
être régulées.
ATTENTION — L'ozone est un gaz toxique et il convient qu'une bonne pratique de laboratoire
−3 −1
permette de limiter les concentrations d'ozone en intérieur à moins de 200 µg m (100 nmol mol ).
Pour plus d'information concernant les dangers liés à l'ozone et les mesures de sécurité appropriées,
se reporter à un document de référence. Il convient d'évacuer tout excès dans un épurateur à charbon
actif (à contre-pression négligeable) ou à l'extérieur, loin de toute entrée de ligne d'échantillonnage.
Se conformer aux réglementations locales en application concernant la manipulation, l'utilisation et
l'élimination de l'ozone.
5.2 Dispositifs de régulation et de mesure du débit de gaz: il existe deux options pour réguler et
mesurer les débits de gaz; voir 5.2.1 et 5.2.2. Il est recommandé d'utiliser des dispositifs électroniques de
régulation du débit massique (5.2.1) en raison de leur faible incertitude de mesure et de leur plus grande
fidélité.
5.2.1 Dispositifs électroniques de régulation du débit massique, étalonnés et capables de maintenir
des débits de gaz constants à ± 0,5 % près pendant toute la durée de l'étalonnage. Les éléments en contact
avec le NO doivent être constitués d'un matériau non réactif.
5.2.2 Dispositifs manuels de régulation et mesure du débit de gaz, capables de maintenir des débits de
gaz constants à ± 2 % près pendant toute la durée de l'étalonnage. Les débitmètres de gaz doivent être
capables de mesurer les débits de gaz requis à ± 2 % près.
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ISO 15337:2009(F)
5.3 Chambre de réaction, ayant pour objet de fournir un environnement approprié à la réaction
quantitative entre NO et O à une concentration élevée. Cette chambre doit être constituée d'un matériau
3
inerte vis-à-vis de l'ozone et des oxydes d'azote, tel que du verre borosilicaté, du PFA, du FEP ou du PTFE.
Son volume doit être limité de sorte que le temps de séjour du mélange de gaz dans ce volume soit inférieur à
60 s (voir l'Annexe A pour la prédétermination du volume dans des conditions de débit données).
5.4 Chambre de dilution, ayant pour objet de fournir un environnement approprié pour le mélange entre
les produits de réaction et l'air de dilution. Elle doit être constituée d'un matériau inerte vis-à-vis de l'ozone et
des oxydes d'azote, tel que du verre borosilicaté, du PFA, du FEP ou du PTFE. Il convient que son volume
soit suffisant pour assurer le mélange complet des composants gazeux, mais limité de sorte que le temps de
séjour dans ce volume soit inférieur à 60 s.
5.5 Distributeur de sortie, servant d'interface multivoies permettant le prélèvement à la sortie du système
d'étalonnage par TPG. Il doit être constitué d'un matériau inerte vis-à-vis de l'ozone, tel que du verre
borosilicaté, du PFA, du FEP ou du PTFE. Il doit avoir un diamètre suffisant et être ventilé de sorte que la
chute de pression entre l'intérieur et l'extérieur du distributeur soit négligeable. La sortie de l'évent doit se
trouver en aval des autres orifices de sortie, pour éviter toute pénétration d'air ambiant.
5.6 Indicateur de température, pour mesurer la température de la cellule de détection de l'analyseur
d'ozone, lisible à ± 0,5 °C près.
5.7 Indicateur de pression, pour mesurer la pression dans la cellule de détection de l'analyseur d'ozone,
lisible à ± 0,2 hPa près.
5.8 Analyseur d'oxydes d'azote par chimiluminescence, dont le canal NO répond aux exigences de
l'ISO 7996. Cet instrument a pour objet de déterminer quantitativement la diminution de la réponse en NO
équivalent à l'ajout d'ozone dans le système de TPG.
NOTE Des détails supplémentaires concernant l'étalonnage d'un analyseur de ce type peuvent être trouvés dans le
[10]
VDI 2453-2 .
5.9 Détendeur pour bouteille de gaz source, dont les composants internes sont inertes vis-à-vis du NO.
6 Mode opératoire d'étalonnage
6.1 Vue d'ensemble
Un diagramme schématique du système d'étalonnage est représenté à la Figure 1. Le mode opératoire
suivant correspond à l'option où
a) les analyseurs de NO et O procèdent simultanément au prélèvement dans le distributeur de sortie du
3
système d'étalonnage par TPG,
b) les concentrations sont exprimées en fractions molaires, en nanomoles par mole.
Une concentration en NO dans l'air, appropriée et connue avec précision, est générée et mesurée par
l'analyseur de NO par chimiluminescence (5.8). De l'ozone est ensuite généré pour titrer une certaine quantité
de NO. La diminution de NO est égale à l'ajout d'ozone. Finalement, avec le générateur d'ozone (5.1) toujours
en fonctionnement, le débit de NO est arrêté pour que l'analyseur d'ozone ambiant puisse mesurer la
concentration d'ozone connue via le distributeur commun. En faisant varier la sortie du générateur d'ozone, on
peut générer de la même manière d'autres concentrations d'ozone connues. Une analyse linéaire des
moindres carrés des réponses de l'analyseur d'ozone et des concentrations d'ozone calculées
correspondantes permet d'obtenir une fonction d'étalonnage linéaire pour l'analyseur d'ozone.
La linéarité de l'analyseur de NO par chimiluminescence doit avoir été récemment vérifiée par une analyse
linéaire des moindres carrés de ses données d'étalonnage, et le coefficient de corrélation calculé doit être
meilleur que 0,99 pour la plage d'étalonnage de NO considérée. (Il convient de noter qu'il n'est pas
nécessaire d'utiliser la fonction d'étalonnage pour l'analyseur de NO dans les calculs d'étalonnage suivants).
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ISO 15337:2009(F)
Figure 1 — Diagramme schématique d'un système type d'étalonnage en ozone par TPG
6.2 Étalonnage de l'analyseur d'ozone ambiant
6.2.1 Installer les instruments à un emplacement approprié et réguler la température de la chambre de
mesure afin de réduire au minimum l'effet de la variabilité des instruments avec la température. Suivre les
instructions d'utilisation du fabricant d'analyseurs, de manière à régler correctement les divers paramètres de
fonctionnement, y compris le débit de prélèvement et, le cas échéant, le fonctionnement de la compensation
électronique en température et en pression de l'analyseur d'ozone. Suivre également le mode opératoire de
diagnostic indiqué dans le manuel d'utilisation du fabricant afin de vérifier que les fonctions des instruments
correspondent à leurs spécifications de performance. Il convient d'enregist
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.