ISO 6144:1981
(Main)Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Static volumetric methods
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Static volumetric methods
Describes principles for non continuous preparation of mixtures at or near atmosphere pressure and procedure for calculation of errors. Applies to mixtures in the range from 10-6 to 10 -1 (V/V) for which the relative uncertainty is between 10-3 and 10-2.
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage — Méthodes volumétriques statiques
La présente Norme internationale spécifie des méthodes volumétriques statiques de préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à des pressions de l'ordre de grandeur de la pression atmosphérique. Ces méthodes s'appliquent à des mélanges de gaz dont les concentrations sont situées entre 10-6 et 10-l (V/V), pour lesquelles l'incertitude relative se situe entre 10-3 et 10-2. 1) Afin d'éliminer cette source d'erreur, pour un constituant non parfait en faible concentration, le volume vl peut par exemple être rempli d'un mélange obtenu par méthode gravimétrique dans lequel le constituant est à une concentration suffisamment faible pour que la correction Z soit négigeable.
Analiza plinov - Priprava kalibrirnih plinskih zmesi - Statična volumetrijska metoda
General Information
Relations
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International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.ME~YHAPO~HAR OPrAHM3AUMR I-IO CTAH~APTM3A~lWl.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures -
Static volumetric methods
Reparation des melanges de gaz pour etalonnage - Mb thodes volume triques s ta tiques
Analyse des gaz -
First edition - 1981-07-01
-
UDC 543.27 : 53.089.68 Ref. No. ISO 6144-1981 (E)
Ul
Descriptors : gas analysis, calibrating, gas mixtures, volumetric analysis.
Price based on 13 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards institutes (ISO member bedies). The work of developing Inter-
national Standards is carried out through ISO technical committees. Every member
body interested in a subject for which a technical committee has been set up 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council.
International Standard ISO 6144 was developed by Technical Committee ISO/TC 158,
Analysis ofgases, and was circulated to the member bodies in December 1979.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
Australia France Poland
Belgium
Germany, F. R. South Africa, Rep. of
Bulgaria Italy Spain
Czechoslovakia United Kingdom
Netherlands
Egypt, Arab Rep. of Philippines USSR
No member body expressed disapproval of the document.
0 International Organkation for Standardkation, 1981
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 61441981 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures -
Static volumetric methods
1 Scope and field of application where
This International Standard specifies static volumetric methods Co is the initial concentration of the component used
= 1);
for the preparation of calibration gas mixtures at pressures
(CO
close to atmospheric pressure.
D, is the dilution factor for the first Operation.
The methods are applicable to gas mixtures having concentra-
The procedure described above is usually sufficient to give a
tions between 10w6 and IO-’ ( V/ V) for which the relative
relative uncertainty of less than 10A2 on concentrations of 10w3
uncertainty is between 10m3 and IO-?
to IO-’ (VW).
In fact, values p and P act as correction factors in this case in
2 Principles of the methods
Order to achieve the volume concentration. For this reason,
only the non-dimensional ratio plP is significant and it is
2.1 General principles
therefore possible to measure p and P with a simple System
such as a mercury gauge. When the molar concentration is
Operations are carried out in three stages at a given
given, the corrections for the compressibility factor 2 should be
temperature :
taken into account, if necessary.
a) Measurement : a Container of known volume v is filled
In the present state of knowledge regarding “compressibility”
with the component to be analysed at a measured pressure
factors 2 for gas mixtures, it is assumed that the Variation of 2
p close to or, most often, equal to atmospheric pressure.
for a binary mixture is a linear function of the concentrations of
the components. For gas mixtures for calibration with a minor
b) Transfer : the volume v of the component is transferred
polar component in a complementary gas not very different
into a receiver of known volume Vin which at least a partial
from ideal gases, the correction factor 2 is therefore only
vacuum has been created beforehand.
significant on the level of measurement [i.e. (p,v,)lZ,]‘! For
gas mixtures in which the complementary gas Shows con-
c) Dilution : the filling of this receiver is completed by
siderable deviations in relation to ideal gases, the correction
means of the Chosen complementary gas until the desired
factors 2 shall be calculated using the same hypothesis of
final pressure P is obtained; this is usually greater than
linearity; it does not seem desirable to go into any further detail
atmospheric pressure to permit easy use of the mixture.
on other corrections in the light of the present final purpose for
which calibration gas mixtures are intended.
The volume concentration C, of the component, obtained after
the first dilution, is practically equal at these pressure levels to
In the case of mixtures of lower concentrations [10m6 to 10m4
the molar fraction concentration, and is given by the formula
( V/ V)], it is necessary to carry out a succession of dilutions in
Order to obtain an acceptable accuracy : a primary mixture of
PIVl
concentration C, between 10e3 and IO-’ is prepared and then
= Co . . .
- = COD, (1)
Cl
diluted using the same procedure (measurement, transfer, dilu-
Pl Vl
1) In Order to eliminate this Source of error, for a component of low concentration and which is not ideal, the volume v1 tan, for example, be filled by
a mixture obtained by a gravimetric method in which the component is at a sufficiently low concentration for the correction 2 to be negligible.
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 61441981 (E)
tion). The desired final concentration C2 for the second Stage
dilution is given by the formula :
c2 = cp,
where
+k$+g
. . .
(3)
1 1
Cl is the concentration of the component in the mixture
after the first dilution;
where y2 is the number of dilutions.
D, is the dilution factor for the second dilution, calculated
2.2.3 As in other methods, account has to be taken of the
from the pressure and volume data as in formula (11, i.e.
purity corrections of the constituent samples and of the com-
plementary gas used :
p2v2
D2 = ~
Pr, v.
a) constituent sample : it is usually considered as having
L L
a concentration C > 1 - y, wherey is the maximum quan-
tity of impurity in the component.
where
For the purpose of calculations, one may assume
p2, v2 are the values for the pressure and volume of the
mixture at concentration Cl;
c= y
1 - 2 and for the level of error calculation, one tan
Y
P2, V2 are the corresponding values for the receiver
introduce + -.
containing the final gas concentration C2. 2
b) Sample of complementary gas : for mixtures of low
lt follows, therefore, that
component concentrations, it is often necessary to measure
the residual component concentration Cc + AC, in the
complementary gas used, and to add this to the concentra-
= Co ;‘; x p2v2
c2 = Cl p2v2
* . .
(2)
tion calculated from the data from the dilution coefficients.
P2V2 1 1
p2v2
The effect on the error calculation is generally negligible at
A third dilution may also be carried out which gives (with
high concentrations.
similar notations) :
At low concentrations, formula (3) becomes
p3v3
= C2D3 = C2 -
C3
p3v3
. .(3’)
PIV1
p2v2 p3v3
=co-- - -
ACoD AC,
x P2V2 x P3V3
pl T/1
= Co0 + 7;
2.2 Precautions to be taken, evaluation of
3 Examples of use
uncertainties
3.1 Method using glass vessels
2.2.1 In Order to achieve valid results using the dilution proce-
dure described in 2.1 :
3.1.1 Principle
a) use Containers and transfer lines which are made of
Measurement of the component to be analysed is carried out in
materials which do not give rise to absorption phenomena
calibrated gas pipettes having capacities of approximately 10 to
with the intended constituents, for example glass and
400 cm3.
PTFE;
These pipettes are calibrated by weighing water or mercury :
b) carry out the operations so as to avoid increasing the
the volumes are determined with accuracies varying from 0,Ol
temperature of the measuring vessel or the receiver at the
to 0,l cm3 for pipettes of capacity 10 to 400 cm3.
time of filling by using gloves, for example, when handling.
Filling (sec figure 1) of these calibrated gas pipettes, which are
2.2.2 As there are practical difficulties in evaluating uncer- fitted with polytetrafluoroethylene (PTFE) vacuum stopcocks,
tainty by statistical methods, the values recorded are those is carried out by sweeping with the component to be analysed :
defined by the following error calculation derived from a fairly long outlet tube prevents ambient air flowing backwards
formula 2. towards the pipette.
2
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ISO 6144-1981 (El
Transfer of the measured volume into the mixture receiver (see
3.1.2.10 Needle valve, for controlling the flow of the compo-
figure 2) takes place through glass tubes. When glass tubes are
nent gas during the measurement.
joined by rubber tubing, the contact area between the rubber
and the gases should be minimal. Firstly, a vacuum is created in
3.1.2.11 Two Stage reducing valve, with stainless steel
the receiver and the measured component is conveyed from the
diaphragms and fitted with a needle valve at the outlet, for the
calibrated gas pipette towards the receiver by sweeping with
transfer and dilution processes.
the diluent gas.
Filling of the receiver with the diluent gas is completed slowly
reparation of a mixture of carbon
3.1.3 Procedure for p
(sec figure 2); the mercury gauge may be used since the com-
monoxide in nitrogen
ponent is never in contact with the mercury. Filling of the
receiver is adjusted to twice atmospheric pressure for conve-
Carbon monoxide is a very toxic gas
nience in transferring the mixture for subsequent use. WARNING -
[threshold limit value = 50 ppm (Vl VII. All necessary
precautions should be taken to ensure that apparatus
containing the gas is leak tight and that any outlet is
3.1.2 Apparatus
vented to the outside atmosphere. All handling opera-
tions shall be carried out in a fume cupboard.
3.1.2.1 Flask, made of thick borosilicate glass, of capacity
approximately 3 dm3, containing three PTFE tubes
Risks of explosion could occur when shaking the
1 V < 0,3 cm3), fitted with two PTFE vacuum stopcocks of
evacuated flask in 3.1.3.2 and this should be carried out
3 mm bore.
wearing gloves and protective glasses. If necessary, a
safety Container should be used.
3.1.2.2 U-tube mercury manometer, the height of the two
limbs being approximately 1 m; the right limb has, at the top,
3.1.3.1 Measurement of pure CO (sec figure 1)
two PTFE vacuum stopcocks of 2 mm bore.
a) Filling of the gas pipette with CO
3.1.2.3 Water valve.
Open stopcocks 1 and 2 of the gas pipette, close stopcock 3
and flush the gas pipette with a volume of CO 20 times
3.1.2.4 Paraffin oil bubbler.
greater than its own volume (as read on the meter). Then
decrease the flow of CO in Order to produce one bubble at a
3.1.2.5 Gas meter.
time at the bubbler. Close stopcock 2, the needle valve and
stopcock 1 in that Order.
3.1.2.6 Calibrated gas pipettes, of capacity approximately
b) Correction of the CO in the gas pipette to atmospheric
10 to 400 cm3. The shape of these pipettes shall be such as to
pressure
ensure complete transfer of the component with a reasonable
volume of complementary gas : it is recommended that a cylin-
Open stopcock 3, then stopcock 2; the excess CO Comes
drical shape should be adopted with a length/diameter ratio
out through the valve, the central tube of which touches the
between 3 and 5. In practice, the absence of the component
surface of the water.
after transfer is verified by analysis when the pipette is first
used.
When there is no more gas coming from the valve, close
stopcock 2 taking care not to tauch the gas pipette with the
3.1.2.7 Vane pump, having a liquid n itrogen-cooled trap and
hands. Note the ambient temperature and atmospheric
a differential mercury manometer.
pressure.
Disconnect the gas pipette and create a vacuum in the
3.1.2.8 Cylinder of component gas.
external tubing of the stopcocks in Order to expel the CO.
The gas shall be of known purity.
NOTE - All the handling operations shall be carried out in a fume
cupboard.
NOTE - For the example given in 3 .1.3 and 3.1.4, th is gas is carbon
monoxide (CO) having a guaranteed %.
concentration 99,99
3.1.3.2 Preparation of the mixture (sec figure 2)
3.1.2.9 Cylinder of complementary gas.
The reducing valve and the valve of the nitrogen cyl inder are
initially closed, the needle valve being fully opened.
The purity and
concentration of the component shall be
known.
Connect the gas pipette containing the measured quantity of
CO to the right limb of the U-tube manometer and to stop-
NOTE - For the example given in 3.1.3 and 3.1.4, this gas is nitrogen
having a guaranteed concentration > 99,998 % and containing cock 4 on the flask, then connect the vane pump to stop-
0,5 + 0,l ppm of carbon monoxide. cock 5.
3
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ISO 61441981 (E)
Open stopcocks 4 and 5, and create a vacuum in the flask.
3.1.4.1 To perform these operations, use a range of vessels
When the vacuum has been attained (as read on the differential which have been calibrated by weighing water or mercury at a
mercury manometer), close stopcock 5. controlled temperature : an example of the range used for
usual laboratory requirements is given in table 1 with the
Connect the vane pump to stopcock 6 of the right limb of the accuracy of volume measurements and the characteristics of
manometer, open stopcock 1 slowly, open the nitrogen the balances used for these measurements.
cylinder valve, and regulate the pressure using the reducing
valve so that it is slightly greater than twice the desired
3.1.4.2 The results of operations carried out to prepare the
pressure.
mixtures in the four concentration zones intended are
represented schematically in table 2.
Slightly open stopcock 6; nitrogen from the cylinder Passes
into the right limb of the manometer, and is then sucked
3.1.4.3 Details of the calculations of
errors on the concentra-
through the pump. Flush for 1 min then close stopcock 1 and
tions obtained are given in annex B.
open stopcock 6 completely.
The errors in the volume measurements are taken from table 1.
When a vacuum has been created in the right limb of the
U-tube manometer, close stopcock 6, partly open stopcock 1
The errors in the pressure measurement are :
and check the adjusted pressure. Open stopcock 3, then slowly
open stopcock 2; the nitrogen flushes the gas pipette. So that
+ 0,l mmHg on atmospheric pressurep (Fortin barometer);
the measured component is completely transferred from the
calibrated gas pipette to the receiver, it is recommended that a
+ 1 mmHg on pressure P> read on a mercury manometer.
volume of complementary gas at least 10 times greater t
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 6144:1995
01-avgust-1995
$QDOL]DSOLQRY3ULSUDYDNDOLEULUQLKSOLQVNLK]PHVL6WDWLþQDYROXPHWULMVNDPHWRGD
Gas analysis -- Preparation of calibration gas mixtures -- Static volumetric methods
Analyse des gaz -- Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage -- Méthodes
volumétriques statiques
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 6144:1981
ICS:
71.040.40 Kemijska analiza Chemical analysis
SIST ISO 6144:1995 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 6144:1995
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Static volumetric methods
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Analyse des gaz -
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-
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body interested in a subject for which a technical committee has been set up 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council.
International Standard ISO 6144 was developed by Technical Committee ISO/TC 158,
Analysis ofgases, and was circulated to the member bodies in December 1979.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
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Belgium
Germany, F. R. South Africa, Rep. of
Bulgaria Italy Spain
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Netherlands
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Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures -
Static volumetric methods
1 Scope and field of application where
This International Standard specifies static volumetric methods Co is the initial concentration of the component used
= 1);
for the preparation of calibration gas mixtures at pressures
(CO
close to atmospheric pressure.
D, is the dilution factor for the first Operation.
The methods are applicable to gas mixtures having concentra-
The procedure described above is usually sufficient to give a
tions between 10w6 and IO-’ ( V/ V) for which the relative
relative uncertainty of less than 10A2 on concentrations of 10w3
uncertainty is between 10m3 and IO-?
to IO-’ (VW).
In fact, values p and P act as correction factors in this case in
2 Principles of the methods
Order to achieve the volume concentration. For this reason,
only the non-dimensional ratio plP is significant and it is
2.1 General principles
therefore possible to measure p and P with a simple System
such as a mercury gauge. When the molar concentration is
Operations are carried out in three stages at a given
given, the corrections for the compressibility factor 2 should be
temperature :
taken into account, if necessary.
a) Measurement : a Container of known volume v is filled
In the present state of knowledge regarding “compressibility”
with the component to be analysed at a measured pressure
factors 2 for gas mixtures, it is assumed that the Variation of 2
p close to or, most often, equal to atmospheric pressure.
for a binary mixture is a linear function of the concentrations of
the components. For gas mixtures for calibration with a minor
b) Transfer : the volume v of the component is transferred
polar component in a complementary gas not very different
into a receiver of known volume Vin which at least a partial
from ideal gases, the correction factor 2 is therefore only
vacuum has been created beforehand.
significant on the level of measurement [i.e. (p,v,)lZ,]‘! For
gas mixtures in which the complementary gas Shows con-
c) Dilution : the filling of this receiver is completed by
siderable deviations in relation to ideal gases, the correction
means of the Chosen complementary gas until the desired
factors 2 shall be calculated using the same hypothesis of
final pressure P is obtained; this is usually greater than
linearity; it does not seem desirable to go into any further detail
atmospheric pressure to permit easy use of the mixture.
on other corrections in the light of the present final purpose for
which calibration gas mixtures are intended.
The volume concentration C, of the component, obtained after
the first dilution, is practically equal at these pressure levels to
In the case of mixtures of lower concentrations [10m6 to 10m4
the molar fraction concentration, and is given by the formula
( V/ V)], it is necessary to carry out a succession of dilutions in
Order to obtain an acceptable accuracy : a primary mixture of
PIVl
concentration C, between 10e3 and IO-’ is prepared and then
= Co . . .
- = COD, (1)
Cl
diluted using the same procedure (measurement, transfer, dilu-
Pl Vl
1) In Order to eliminate this Source of error, for a component of low concentration and which is not ideal, the volume v1 tan, for example, be filled by
a mixture obtained by a gravimetric method in which the component is at a sufficiently low concentration for the correction 2 to be negligible.
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tion). The desired final concentration C2 for the second Stage
dilution is given by the formula :
c2 = cp,
where
+k$+g
. . .
(3)
1 1
Cl is the concentration of the component in the mixture
after the first dilution;
where y2 is the number of dilutions.
D, is the dilution factor for the second dilution, calculated
2.2.3 As in other methods, account has to be taken of the
from the pressure and volume data as in formula (11, i.e.
purity corrections of the constituent samples and of the com-
plementary gas used :
p2v2
D2 = ~
Pr, v.
a) constituent sample : it is usually considered as having
L L
a concentration C > 1 - y, wherey is the maximum quan-
tity of impurity in the component.
where
For the purpose of calculations, one may assume
p2, v2 are the values for the pressure and volume of the
mixture at concentration Cl;
c= y
1 - 2 and for the level of error calculation, one tan
Y
P2, V2 are the corresponding values for the receiver
introduce + -.
containing the final gas concentration C2. 2
b) Sample of complementary gas : for mixtures of low
lt follows, therefore, that
component concentrations, it is often necessary to measure
the residual component concentration Cc + AC, in the
complementary gas used, and to add this to the concentra-
= Co ;‘; x p2v2
c2 = Cl p2v2
* . .
(2)
tion calculated from the data from the dilution coefficients.
P2V2 1 1
p2v2
The effect on the error calculation is generally negligible at
A third dilution may also be carried out which gives (with
high concentrations.
similar notations) :
At low concentrations, formula (3) becomes
p3v3
= C2D3 = C2 -
C3
p3v3
. .(3’)
PIV1
p2v2 p3v3
=co-- - -
ACoD AC,
x P2V2 x P3V3
pl T/1
= Co0 + 7;
2.2 Precautions to be taken, evaluation of
3 Examples of use
uncertainties
3.1 Method using glass vessels
2.2.1 In Order to achieve valid results using the dilution proce-
dure described in 2.1 :
3.1.1 Principle
a) use Containers and transfer lines which are made of
Measurement of the component to be analysed is carried out in
materials which do not give rise to absorption phenomena
calibrated gas pipettes having capacities of approximately 10 to
with the intended constituents, for example glass and
400 cm3.
PTFE;
These pipettes are calibrated by weighing water or mercury :
b) carry out the operations so as to avoid increasing the
the volumes are determined with accuracies varying from 0,Ol
temperature of the measuring vessel or the receiver at the
to 0,l cm3 for pipettes of capacity 10 to 400 cm3.
time of filling by using gloves, for example, when handling.
Filling (sec figure 1) of these calibrated gas pipettes, which are
2.2.2 As there are practical difficulties in evaluating uncer- fitted with polytetrafluoroethylene (PTFE) vacuum stopcocks,
tainty by statistical methods, the values recorded are those is carried out by sweeping with the component to be analysed :
defined by the following error calculation derived from a fairly long outlet tube prevents ambient air flowing backwards
formula 2. towards the pipette.
2
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ISO 6144-1981 (El
Transfer of the measured volume into the mixture receiver (see
3.1.2.10 Needle valve, for controlling the flow of the compo-
figure 2) takes place through glass tubes. When glass tubes are
nent gas during the measurement.
joined by rubber tubing, the contact area between the rubber
and the gases should be minimal. Firstly, a vacuum is created in
3.1.2.11 Two Stage reducing valve, with stainless steel
the receiver and the measured component is conveyed from the
diaphragms and fitted with a needle valve at the outlet, for the
calibrated gas pipette towards the receiver by sweeping with
transfer and dilution processes.
the diluent gas.
Filling of the receiver with the diluent gas is completed slowly
reparation of a mixture of carbon
3.1.3 Procedure for p
(sec figure 2); the mercury gauge may be used since the com-
monoxide in nitrogen
ponent is never in contact with the mercury. Filling of the
receiver is adjusted to twice atmospheric pressure for conve-
Carbon monoxide is a very toxic gas
nience in transferring the mixture for subsequent use. WARNING -
[threshold limit value = 50 ppm (Vl VII. All necessary
precautions should be taken to ensure that apparatus
containing the gas is leak tight and that any outlet is
3.1.2 Apparatus
vented to the outside atmosphere. All handling opera-
tions shall be carried out in a fume cupboard.
3.1.2.1 Flask, made of thick borosilicate glass, of capacity
approximately 3 dm3, containing three PTFE tubes
Risks of explosion could occur when shaking the
1 V < 0,3 cm3), fitted with two PTFE vacuum stopcocks of
evacuated flask in 3.1.3.2 and this should be carried out
3 mm bore.
wearing gloves and protective glasses. If necessary, a
safety Container should be used.
3.1.2.2 U-tube mercury manometer, the height of the two
limbs being approximately 1 m; the right limb has, at the top,
3.1.3.1 Measurement of pure CO (sec figure 1)
two PTFE vacuum stopcocks of 2 mm bore.
a) Filling of the gas pipette with CO
3.1.2.3 Water valve.
Open stopcocks 1 and 2 of the gas pipette, close stopcock 3
and flush the gas pipette with a volume of CO 20 times
3.1.2.4 Paraffin oil bubbler.
greater than its own volume (as read on the meter). Then
decrease the flow of CO in Order to produce one bubble at a
3.1.2.5 Gas meter.
time at the bubbler. Close stopcock 2, the needle valve and
stopcock 1 in that Order.
3.1.2.6 Calibrated gas pipettes, of capacity approximately
b) Correction of the CO in the gas pipette to atmospheric
10 to 400 cm3. The shape of these pipettes shall be such as to
pressure
ensure complete transfer of the component with a reasonable
volume of complementary gas : it is recommended that a cylin-
Open stopcock 3, then stopcock 2; the excess CO Comes
drical shape should be adopted with a length/diameter ratio
out through the valve, the central tube of which touches the
between 3 and 5. In practice, the absence of the component
surface of the water.
after transfer is verified by analysis when the pipette is first
used.
When there is no more gas coming from the valve, close
stopcock 2 taking care not to tauch the gas pipette with the
3.1.2.7 Vane pump, having a liquid n itrogen-cooled trap and
hands. Note the ambient temperature and atmospheric
a differential mercury manometer.
pressure.
Disconnect the gas pipette and create a vacuum in the
3.1.2.8 Cylinder of component gas.
external tubing of the stopcocks in Order to expel the CO.
The gas shall be of known purity.
NOTE - All the handling operations shall be carried out in a fume
cupboard.
NOTE - For the example given in 3 .1.3 and 3.1.4, th is gas is carbon
monoxide (CO) having a guaranteed %.
concentration 99,99
3.1.3.2 Preparation of the mixture (sec figure 2)
3.1.2.9 Cylinder of complementary gas.
The reducing valve and the valve of the nitrogen cyl inder are
initially closed, the needle valve being fully opened.
The purity and
concentration of the component shall be
known.
Connect the gas pipette containing the measured quantity of
CO to the right limb of the U-tube manometer and to stop-
NOTE - For the example given in 3.1.3 and 3.1.4, this gas is nitrogen
having a guaranteed concentration > 99,998 % and containing cock 4 on the flask, then connect the vane pump to stop-
0,5 + 0,l ppm of carbon monoxide. cock 5.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
SIST ISO 6144:1995
ISO 61441981 (E)
Open stopcocks 4 and 5, and create a vacuum in the flask.
3.1.4.1 To perform these operations, use a range of vessels
When the vacuum has been attained (as read on the differential which have been calibrated by weighing water or mercury at a
mercury manometer), close stopcock 5. controlled temperature : an example of the range used for
usual laboratory requirements is given in table 1 with the
Connect the vane pump to stopcock 6 of the right limb of the accuracy of volume measurements and the characteristics of
manometer, open stopcock 1 slowly, open the nitrogen the balances used for these measurements.
cylinder valve, and regulate the pressure using the reducing
valve so that it is slightly greater than twice the desired
3.1.4.2 The results of operations carried out to prepare the
pressure.
mixtures in the four concentration zones intended are
represented schematically in table 2.
Slightly open stopcock 6; nitrogen from the cylinder Passes
into the right limb of the manometer, and is then sucked
3.1.4.3 Details of the calculations of
errors on the concentra-
through the pump. Flush for 1 min then close stopcock 1 and
tions obtained are given in annex B.
open stopcock 6 completely.
The errors in the volume measurements are taken from table 1.
When a vacuum has been created in the right limb of the
U-tube manometer, close stopcock 6, partly open stopcock 1
The errors in the pressure measurement are :
and check the adjusted pressure. Open stopcock 3, then s
...
6144
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.ME~YHAPO~HAR OPTAHH3Al#lR fl0 CTAHJJAPTb+l3A~Wl.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage - Méthodes volumétriques statiques
Gas analysis - Preparation of cafibration gas mixtures - Static volumetric methods
Premiere 6dition - 1981-07-01
CDU 543.27 : 53.089.68 Réf. no : ISO 6144-1981 (FI
Gz
Y
P
Descripteurs : analyse de gaz, étalonnage, mélange de gaz, méthode volumétrique.
8
I
%
G
0
Prix basé sur 13 pages
v)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 6144 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 158,
Analyse des gaz, et a été soumise aux comités membres en décembre 1979.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ Égypte, Rép. Arabe d’ Philippines
Allemagne, R. F. Espagne Pologne
Australie France Royaume-Uni
Belgique Italie Tchécoslovaquie
Bulgarie Pays- Bas URSS
Aucun comité membre ne l’a désapprouvée.
@ Organisation internationale de normalisation, 1981 0
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 6144-1981 (F)
Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage - Méthodes volumétriques statiques
1 Objet et domaine d’application
où
La présente Norme internationale spécifie des méthodes volu-
CO est la concentration initiale du constituant utilisé
métriques statiques de préparation des mélanges de gaz pour
(C (y 1);
étalonnage à des pressions de l’ordre de grandeur de la pres-
sion atmosphérique.
D, est le facteur de dilution de la première opération.
Ces méthodes s’appliquent à des mélanges de gaz dont les con-
Le mode opératoire décrit précédemment suffit généralement
centrations sont situées entre 10w6 et 10-l (WV), pour les-
pour obtenir une incertitude relative inférieure à IO-* sur des
quelles l’incertitude relative se situe entre 10q3 et IO-*.
concentrations dont l’ordre de grandeur est de 10e3 à 10-l
wm.
2 Principes des méthodes
En fait, les valeurs dep et P jouent ici le rôle de facteurs de cor-
rection afin d’atteindre la concentration en volume. De ce fait,
2.1 Principes généraux
seul le rapport sans dimension plP est significatif; on peut
donc mesurer p et P avec un système simple, par exemple un
Les opérations s’effectuent en trois temps à une température
manomètre à mercure. Lorsque la concentration molaire est
donnée :
donnée, on doit éventuellement tenir compte des corrections
dues au facteur de compressibilité 2.
a) Mesure : on remplit une capacité de volume connu v du
constituant à analyser à une pression mesurée p voisine de
Dans l’état actuel des connaissances des facteurs de «compres-
la pression atmosphérique ou le plus souvent égale à celle-
sibilité» 2 pour les mélanges de gaz, on admet ici que la varia-
ci.
tion de 2 pour un mélange binaire est une fonction linéaire des
b) Transfert : on transfère le volume v du constituant dans concentrations des constituants. Pour des mélanges de gaz
une capacité réservoir de volume connu V préalablement pour étalonnage avec un constituant polaire mineur dans un
gaz de complément peu différent des gaz parfaits, le facteur de
mise sous vide au moins partiel.
correction 2 n’est donc significatif qu’au niveau de la mesure
c) Dilution : on compléte le remplissage de cette capacité l). Pour des mélanges de gaz dont le gaz
(c’est-à-dire p, v, /Z, 1
par le gaz de complément choisi jusqu’à l’obtention de la de complément présente des écarts importants par rapport aux
pression finale P désirée généralement supérieure à la pres- gaz parfaits, les facteurs de correction 2 doivent être calculés
sion atmosphérique pour permettre une utilisation com- en adoptant la même hypothèse de linéarité; il ne semble pas
mode du mélange. intéressant d’entrer plus dans le détail d’autres corrections,
compte tenu de la destination finale actuelle des mélanges de
La concentration en volume C, du constituant, obtenue après
gaz pour étalonnage.
la première dilution, pratiquement égale, à ces niveaux de pres-
sion, à la concentration en fraction molaire, est donnée par la
Dans le cas de mélanges à des concentrations plus faibles
formule
pour obtenir une précision acceptable, on
[10-Q lo-4w/F31,
est amené à opérer par dilutions successives : on réalise un
Wl
mélange primaire de concentration C, situé entre 10V3 et 10-l
c, = CO - = . . .
CoD1
et on le dilue ensuite en reprenant le même mode opératoire
plvl
1) Afin d’éliminer cette source d’erreur, pour un constituant non parfait en faible concentration, le volume v1 peut par exemple être rempli d’un
mélange obtenu par méthode gravimétrique dans lequel le constituant est à une concentration suffisamment faible pour que la correction 2 soit négi-
geable.
1
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 61444981 (F)
(mesure, transfert, dilution). La concentration finale désirée C2
après la deuxième dilution est donnée par la formule
où
+~$+pg
. . l
(3)
1 1
C, est la concentration du constituant dans le mélange
après la première dilution;
où n est le nombre de dilutions.
D, est le facteur de dilution pour la seconde dilution, cal-
culé à partir des données de pression et de volume, comme
2.2.3 II faut tenir compte, comme dans les autres méthodes,
dans la formule (l), c’est-à-dire
des corrections de pureté des échantillons du constituant et du
gaz de complément utilisés :
p2v2
D2 =
a) échantillon du constituant : il est généralement con-
P2V2
sidéré comme étant à une concentration C > 1 - y, où y
est le taux maximal d’impureté du constituant.
où
p2, v2 sont les valeurs de la pression et du volume du
On peut prendre pour les calculs C = 1 - f et introduire
mélange à la concentration C,;
Y
+ 2 au niveau du calcul d’erreur.
P2, V2 sont les valeurs correspondantes pour le récep-
teur contenant la concentration finale du gaz C2.
b) échantillon du gaz de complément : dans le cas des
mélanges à faibles concentrations en constituant, il y a sou-
II s’ensuit que
vent lieu de mesurer la concentration résiduelle Cc + ACc
en constituant visé dans le gaz de complément utilisé, et de
l’ajouter à la concentration calculée d’après les données des
= c, p2v2 = CO ;1; x p2v2
. . .
(2)
C2
coefficients de dilution.
P2V2 1 1
P2r2
L’incidence sur le calcul d’erreur est généralement négligea-
Une troisième dilution peut également être effectuée, ce qui
ble aux fortes concentrations.
donne (en employant les mêmes notations)
Aux faibles concentrations, la formule (3) devient
p3v3
= C2D3 = C2 -
C3
P3V3
. .(3’)
PIVl p2v2 p3v3
ACoD AC,
=copvx- ~
11 P2V2 x P3V3
= CoD + C2
2.2 Précautions à prendre, évaluation des
incertitudes
3 Exemples de réalisations
2.2.1 Afin d’obtenir des résultats valables en appliquant le
3.1 Méthode utilisant des capacités en verre
mode opératoire décrit en 2.1, on doit
3.1.1 Principe
a) utiliser des capacités et des lignes de transfert réalisés
avec des matériaux ne donnant pas de phénomènes
Le stade mesure du constituant à analyser se réalise dans des
d’absorption avec les constituants visés, par exemple verre
ampoules jaugées de capacité allant de 10 à 400 cm3 environ.
et PTFE;
Ces ampoules sont jaugées par pesée d’eau ou de mercure : on
b) opérer de facon à éviter les élévations de température
détermine les volumes avec des précisions variant de 0,Ol à
de la capacité de mesure ou de la capacité réservoir lors de
0,l cm3 pour des ampoules de 10 à 400 cm3.
leur remplissage en utilisant des gants, par exemple lors des
manipulations.
Le remplissage (voir figure 1) de ces ampoules jaugées, munies
de robinets à pointeau en polytétrafluoréthylène (PTFE),
2.2.2 Étant donné les difficultés pratiques pour évaluer I’incer- s’opère par balayage par le constituant à analyser : un tube de
sortie assez long empêche les rétrodiffusions de l’air ambiant
titude par des méthodes statistiques, on retient les valeurs défi-
nies par le calcul d’erreurs tiré de la formule (2). vers l’ampoule.
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 61444981 (F)
Le transfert du volume mesuré dans la capacité réservoir de 3.1.2.10 Vanne à aiguille, pour le réglage du débit de consti-
mélange (voir figure 2) s’opère par des lignes en verre. Lorsque tuant gazeux pendant la mesure.
les jonctions des tubes en verre se font par des tuyaux de
caoutchouc, on veillera à ce que la surface de contact entre le
3.1.2.11 Manodétendeur à deux étages, à membranes
caoutchouc et les gaz soit minimale. On fait d’abord le vide
d’acier inoxydable et équipé en sortie d’une vanne à aiguille
dans la capacité réservoir et on véhicule le constituant mesuré
pour les opérations transfert et dilution.
de l’ampoule jaugée vers le réservoir par balayage avec le gaz
diluant.
3.1.3 Mode opératoire pour la préparation d’un
mélange de monoxyde de carbone dans l’azote
On termine (voir figure 2) lentement le remplissage de la capa-
cité réservoir par le gaz diluant; le manomètre à mercure est uti-
AVERTISSEMENT
- Le monoxyde de carbone est un gaz
lisable du fait que le constituant n’est jamais en contact avec le
très toxique [concentration limite admise = 50 ppm
mercure. Le remplissage du réservoir est ajusté à deux fois la
(V/ nl. Toutes les précautions nécessaires doivent être
pression atmosphérique pour des raisons de commodité de
prises pour s’assurer que l’appareil qui le contient est
transfert du mélange pour utilisation ultérieure.
étanche et que toute sortie est ventilée vers l’atmosphère
extérieure. Toutes les manipulations doivent être effec-
3.1.2 Appareillage
tuées sous hotte ventilée.
Des risques d’explosion pourraient survenir lorsque le
3.1.2.1 Ballon, d’environ 3 dm3 de capacité, en verre borosi-
ballon est agité en 3.1.3.2; cette opération doit donc être
licaté épais, contenant trois tubes en PTFE (V < 0,3 cm3),
effectuée muni de gants et de lunettes de protection. Si
muni de deux robinets à pointeau en PTFE à voie de 3 mm.
nécessaire, un récipient de sécurité sera employé.
3.1.2.2 Manometre en U à mercure, dont les deux bran-
3.1.3.1 Mesure de CO pur (voir figure 1)
ches ont une hauteur d’environ 1 m; la branche droite est
munie, à sa partie supérieure, de deux robinets à pointeau en
a) Remplissage de l’ampoule avec CO
PTFE à voie de 2 mm.
Ouvrir les robinets 1 et 2 de l’ampoule, fermer le robinet 3 et
3.1.2.3 Soupape à eau.
rincer l’ampoule avec un volume de CO supérieur à 20 fois le
volume de celle-ci (lu sur le compteur). Diminuer ensuite le
débit de CO pour avoir un bulle à bulle au barboteur. Fermer
3.1.2.4 Barboteur à huile de vaseline.
dans l’ordre le robinet 2, la vanne à aiguille et le robinet 1.
3.1.2.5 Compteur à gaz.
b) Équilibrage à la pression atmosphérique du CO contenu
dans l’ampoule
3.1.2.6 Ampoules jaugées, dont les volumes vont de 10 à
Ouvrir le robinet 3, puis le robinet 2; l’excédent de CO sort
400 cm3 environ. La forme de ces ampoules doit être concue de
par la soupape dont le tube central affleure la surface de
maniere a assurer un transfert total du constituant avec un
l’eau.
volume de gaz de complément raisonnable : il est recommandé
d’adopter une forme cylindrique avec un rapport
Dès que la soupape ne débite plus, fermer le robinet 2 en
longueur/diamètre compris en 3 et 5. En pratique, on vérifiera,
prenant soin de ne pas mettre les mains sur l’ampoule.
par analyse, lors de la première utilisation de l’ampoule,
Noter la température ambiante et la pression atmosphéri-
l’absence de constituant après le transfert.
que.
3.1.2.7 Pompe à palettes, équipée d’un piège refroidi dans
Débrancher l’ampoule et faire le vide dans les tubulures
l’azote liquide et manomètre à mercure différentiel.
extérieures des robinets pour chasser le CO.
NOTE - Toutes les manipulations doivent être effectuées sous hotte.
3.1.2.8 Bouteille de constituant gazeux.
II doit être de pureté connue,
3.1.3.2 Préparation du mélange (voir figure 2)
NOTE - Pour l’exemple donné en 3.1.3 et 3.1.4, ce gaz est du
Préalablement, le détendeur et le robinet de la bouteille d’azote
monoxyde de carbone (CO) de concentration garantie > 99,99 %.
sont en position fermée, la vanne à aiguille est complétement
ouverte.
3.1.2.9 Bouteille de gaz de complément.
Brancher l’ampoule contenant CO mesuré à la branche droite
du manomètre en U et au robinet 4 du ballon, puis la pompe à
II doit être de pureté connue et la concentration du constituant
palettes au robinet 5.
doit également être connue.
Ouvrir les robinets 4 et 5, faire le vide dans le ballon. Lorsque le
NOTE - Pour l’exemple donné en 3.1.3 et 3.1.4, ce gaz est de l’azote
vide est atteint (lu sur le manomètre différentiel), fermer le robi-
de concentration garantie > 99,998 % et contenant 0,5 + 0,l ppm
de monoxyde de carbone. net 5.
3
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ISO 6144-1981 (F)
Brancher la pompe à palettes au robinet 6 de la branche droite
ou de mercure à température contrôlée : un exemple de série
du manomètre, ouvrir lentement le robinet 1, ouvrir le robinet utilisée pour les besoins courants d’un laboratoire est donné
de la bouteille d’azote, régler la pression à l’aide du manodeten- dans le tableau 1 avec la précision sur les mesures de volume et
deur pour qu’elle soit légèrement supérieure à deux fois la pres-
les caractéristiques des balances utilisées pour ces mesures.
sion désirée.
3.1.4.2 Les suites d’opérations effectuées pour la préparation
Ouvrir légèrement le robinet 6; l’azote de la bouteille passe dans
de mélanges situés dans les quatre zones de concentration
la branche droite du manomètre, puis est aspiré par la pompe.
visées sont schématisées sur le tableau 2.
Rincer durant 1 min, puis fermer le robinet 1 et ouvrir complète-
ment le robinet 6.
3.1.4.3 Le détail des calculs d’erreurs sur les concentrations
Dès que le vide est atteint dans la branche droite du manomètre
obtenues est donné dans l’annexe B.
en U, fermer le robinet 6, ouvrir partiellement le robinet 1 et
contrôler la pression réglée. Ouvrir le robinet 3, puis lentement
Les erreurs sur les mesures du volume sont prises dans le
le robinet 2; l’azote rince l’ampoule. Afin que le constituant
tableau 1.
mesuré soit complétement transféré de l’ampoule jaugée vers la
capacité réservoir, il est recommandé d’utiliser, pour cette opé-
Les erreurs sur les mesures de pression sont de
ration, un volume de gaz de complément au moins 10 fois plus
grand que le volume de l’ampoule.
+ 0,l mmHg sur la pression atmosphérique
...
6144
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Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage - Méthodes volumétriques statiques
Gas analysis - Preparation of cafibration gas mixtures - Static volumetric methods
Premiere 6dition - 1981-07-01
CDU 543.27 : 53.089.68 Réf. no : ISO 6144-1981 (FI
Gz
Y
P
Descripteurs : analyse de gaz, étalonnage, mélange de gaz, méthode volumétrique.
8
I
%
G
0
Prix basé sur 13 pages
v)
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 6144 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 158,
Analyse des gaz, et a été soumise aux comités membres en décembre 1979.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ Égypte, Rép. Arabe d’ Philippines
Allemagne, R. F. Espagne Pologne
Australie France Royaume-Uni
Belgique Italie Tchécoslovaquie
Bulgarie Pays- Bas URSS
Aucun comité membre ne l’a désapprouvée.
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Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
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Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage - Méthodes volumétriques statiques
1 Objet et domaine d’application
où
La présente Norme internationale spécifie des méthodes volu-
CO est la concentration initiale du constituant utilisé
métriques statiques de préparation des mélanges de gaz pour
(C (y 1);
étalonnage à des pressions de l’ordre de grandeur de la pres-
sion atmosphérique.
D, est le facteur de dilution de la première opération.
Ces méthodes s’appliquent à des mélanges de gaz dont les con-
Le mode opératoire décrit précédemment suffit généralement
centrations sont situées entre 10w6 et 10-l (WV), pour les-
pour obtenir une incertitude relative inférieure à IO-* sur des
quelles l’incertitude relative se situe entre 10q3 et IO-*.
concentrations dont l’ordre de grandeur est de 10e3 à 10-l
wm.
2 Principes des méthodes
En fait, les valeurs dep et P jouent ici le rôle de facteurs de cor-
rection afin d’atteindre la concentration en volume. De ce fait,
2.1 Principes généraux
seul le rapport sans dimension plP est significatif; on peut
donc mesurer p et P avec un système simple, par exemple un
Les opérations s’effectuent en trois temps à une température
manomètre à mercure. Lorsque la concentration molaire est
donnée :
donnée, on doit éventuellement tenir compte des corrections
dues au facteur de compressibilité 2.
a) Mesure : on remplit une capacité de volume connu v du
constituant à analyser à une pression mesurée p voisine de
Dans l’état actuel des connaissances des facteurs de «compres-
la pression atmosphérique ou le plus souvent égale à celle-
sibilité» 2 pour les mélanges de gaz, on admet ici que la varia-
ci.
tion de 2 pour un mélange binaire est une fonction linéaire des
b) Transfert : on transfère le volume v du constituant dans concentrations des constituants. Pour des mélanges de gaz
une capacité réservoir de volume connu V préalablement pour étalonnage avec un constituant polaire mineur dans un
gaz de complément peu différent des gaz parfaits, le facteur de
mise sous vide au moins partiel.
correction 2 n’est donc significatif qu’au niveau de la mesure
c) Dilution : on compléte le remplissage de cette capacité l). Pour des mélanges de gaz dont le gaz
(c’est-à-dire p, v, /Z, 1
par le gaz de complément choisi jusqu’à l’obtention de la de complément présente des écarts importants par rapport aux
pression finale P désirée généralement supérieure à la pres- gaz parfaits, les facteurs de correction 2 doivent être calculés
sion atmosphérique pour permettre une utilisation com- en adoptant la même hypothèse de linéarité; il ne semble pas
mode du mélange. intéressant d’entrer plus dans le détail d’autres corrections,
compte tenu de la destination finale actuelle des mélanges de
La concentration en volume C, du constituant, obtenue après
gaz pour étalonnage.
la première dilution, pratiquement égale, à ces niveaux de pres-
sion, à la concentration en fraction molaire, est donnée par la
Dans le cas de mélanges à des concentrations plus faibles
formule
pour obtenir une précision acceptable, on
[10-Q lo-4w/F31,
est amené à opérer par dilutions successives : on réalise un
Wl
mélange primaire de concentration C, situé entre 10V3 et 10-l
c, = CO - = . . .
CoD1
et on le dilue ensuite en reprenant le même mode opératoire
plvl
1) Afin d’éliminer cette source d’erreur, pour un constituant non parfait en faible concentration, le volume v1 peut par exemple être rempli d’un
mélange obtenu par méthode gravimétrique dans lequel le constituant est à une concentration suffisamment faible pour que la correction 2 soit négi-
geable.
1
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ISO 61444981 (F)
(mesure, transfert, dilution). La concentration finale désirée C2
après la deuxième dilution est donnée par la formule
où
+~$+pg
. . l
(3)
1 1
C, est la concentration du constituant dans le mélange
après la première dilution;
où n est le nombre de dilutions.
D, est le facteur de dilution pour la seconde dilution, cal-
culé à partir des données de pression et de volume, comme
2.2.3 II faut tenir compte, comme dans les autres méthodes,
dans la formule (l), c’est-à-dire
des corrections de pureté des échantillons du constituant et du
gaz de complément utilisés :
p2v2
D2 =
a) échantillon du constituant : il est généralement con-
P2V2
sidéré comme étant à une concentration C > 1 - y, où y
est le taux maximal d’impureté du constituant.
où
p2, v2 sont les valeurs de la pression et du volume du
On peut prendre pour les calculs C = 1 - f et introduire
mélange à la concentration C,;
Y
+ 2 au niveau du calcul d’erreur.
P2, V2 sont les valeurs correspondantes pour le récep-
teur contenant la concentration finale du gaz C2.
b) échantillon du gaz de complément : dans le cas des
mélanges à faibles concentrations en constituant, il y a sou-
II s’ensuit que
vent lieu de mesurer la concentration résiduelle Cc + ACc
en constituant visé dans le gaz de complément utilisé, et de
l’ajouter à la concentration calculée d’après les données des
= c, p2v2 = CO ;1; x p2v2
. . .
(2)
C2
coefficients de dilution.
P2V2 1 1
P2r2
L’incidence sur le calcul d’erreur est généralement négligea-
Une troisième dilution peut également être effectuée, ce qui
ble aux fortes concentrations.
donne (en employant les mêmes notations)
Aux faibles concentrations, la formule (3) devient
p3v3
= C2D3 = C2 -
C3
P3V3
. .(3’)
PIVl p2v2 p3v3
ACoD AC,
=copvx- ~
11 P2V2 x P3V3
= CoD + C2
2.2 Précautions à prendre, évaluation des
incertitudes
3 Exemples de réalisations
2.2.1 Afin d’obtenir des résultats valables en appliquant le
3.1 Méthode utilisant des capacités en verre
mode opératoire décrit en 2.1, on doit
3.1.1 Principe
a) utiliser des capacités et des lignes de transfert réalisés
avec des matériaux ne donnant pas de phénomènes
Le stade mesure du constituant à analyser se réalise dans des
d’absorption avec les constituants visés, par exemple verre
ampoules jaugées de capacité allant de 10 à 400 cm3 environ.
et PTFE;
Ces ampoules sont jaugées par pesée d’eau ou de mercure : on
b) opérer de facon à éviter les élévations de température
détermine les volumes avec des précisions variant de 0,Ol à
de la capacité de mesure ou de la capacité réservoir lors de
0,l cm3 pour des ampoules de 10 à 400 cm3.
leur remplissage en utilisant des gants, par exemple lors des
manipulations.
Le remplissage (voir figure 1) de ces ampoules jaugées, munies
de robinets à pointeau en polytétrafluoréthylène (PTFE),
2.2.2 Étant donné les difficultés pratiques pour évaluer I’incer- s’opère par balayage par le constituant à analyser : un tube de
sortie assez long empêche les rétrodiffusions de l’air ambiant
titude par des méthodes statistiques, on retient les valeurs défi-
nies par le calcul d’erreurs tiré de la formule (2). vers l’ampoule.
2
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ISO 61444981 (F)
Le transfert du volume mesuré dans la capacité réservoir de 3.1.2.10 Vanne à aiguille, pour le réglage du débit de consti-
mélange (voir figure 2) s’opère par des lignes en verre. Lorsque tuant gazeux pendant la mesure.
les jonctions des tubes en verre se font par des tuyaux de
caoutchouc, on veillera à ce que la surface de contact entre le
3.1.2.11 Manodétendeur à deux étages, à membranes
caoutchouc et les gaz soit minimale. On fait d’abord le vide
d’acier inoxydable et équipé en sortie d’une vanne à aiguille
dans la capacité réservoir et on véhicule le constituant mesuré
pour les opérations transfert et dilution.
de l’ampoule jaugée vers le réservoir par balayage avec le gaz
diluant.
3.1.3 Mode opératoire pour la préparation d’un
mélange de monoxyde de carbone dans l’azote
On termine (voir figure 2) lentement le remplissage de la capa-
cité réservoir par le gaz diluant; le manomètre à mercure est uti-
AVERTISSEMENT
- Le monoxyde de carbone est un gaz
lisable du fait que le constituant n’est jamais en contact avec le
très toxique [concentration limite admise = 50 ppm
mercure. Le remplissage du réservoir est ajusté à deux fois la
(V/ nl. Toutes les précautions nécessaires doivent être
pression atmosphérique pour des raisons de commodité de
prises pour s’assurer que l’appareil qui le contient est
transfert du mélange pour utilisation ultérieure.
étanche et que toute sortie est ventilée vers l’atmosphère
extérieure. Toutes les manipulations doivent être effec-
3.1.2 Appareillage
tuées sous hotte ventilée.
Des risques d’explosion pourraient survenir lorsque le
3.1.2.1 Ballon, d’environ 3 dm3 de capacité, en verre borosi-
ballon est agité en 3.1.3.2; cette opération doit donc être
licaté épais, contenant trois tubes en PTFE (V < 0,3 cm3),
effectuée muni de gants et de lunettes de protection. Si
muni de deux robinets à pointeau en PTFE à voie de 3 mm.
nécessaire, un récipient de sécurité sera employé.
3.1.2.2 Manometre en U à mercure, dont les deux bran-
3.1.3.1 Mesure de CO pur (voir figure 1)
ches ont une hauteur d’environ 1 m; la branche droite est
munie, à sa partie supérieure, de deux robinets à pointeau en
a) Remplissage de l’ampoule avec CO
PTFE à voie de 2 mm.
Ouvrir les robinets 1 et 2 de l’ampoule, fermer le robinet 3 et
3.1.2.3 Soupape à eau.
rincer l’ampoule avec un volume de CO supérieur à 20 fois le
volume de celle-ci (lu sur le compteur). Diminuer ensuite le
débit de CO pour avoir un bulle à bulle au barboteur. Fermer
3.1.2.4 Barboteur à huile de vaseline.
dans l’ordre le robinet 2, la vanne à aiguille et le robinet 1.
3.1.2.5 Compteur à gaz.
b) Équilibrage à la pression atmosphérique du CO contenu
dans l’ampoule
3.1.2.6 Ampoules jaugées, dont les volumes vont de 10 à
Ouvrir le robinet 3, puis le robinet 2; l’excédent de CO sort
400 cm3 environ. La forme de ces ampoules doit être concue de
par la soupape dont le tube central affleure la surface de
maniere a assurer un transfert total du constituant avec un
l’eau.
volume de gaz de complément raisonnable : il est recommandé
d’adopter une forme cylindrique avec un rapport
Dès que la soupape ne débite plus, fermer le robinet 2 en
longueur/diamètre compris en 3 et 5. En pratique, on vérifiera,
prenant soin de ne pas mettre les mains sur l’ampoule.
par analyse, lors de la première utilisation de l’ampoule,
Noter la température ambiante et la pression atmosphéri-
l’absence de constituant après le transfert.
que.
3.1.2.7 Pompe à palettes, équipée d’un piège refroidi dans
Débrancher l’ampoule et faire le vide dans les tubulures
l’azote liquide et manomètre à mercure différentiel.
extérieures des robinets pour chasser le CO.
NOTE - Toutes les manipulations doivent être effectuées sous hotte.
3.1.2.8 Bouteille de constituant gazeux.
II doit être de pureté connue,
3.1.3.2 Préparation du mélange (voir figure 2)
NOTE - Pour l’exemple donné en 3.1.3 et 3.1.4, ce gaz est du
Préalablement, le détendeur et le robinet de la bouteille d’azote
monoxyde de carbone (CO) de concentration garantie > 99,99 %.
sont en position fermée, la vanne à aiguille est complétement
ouverte.
3.1.2.9 Bouteille de gaz de complément.
Brancher l’ampoule contenant CO mesuré à la branche droite
du manomètre en U et au robinet 4 du ballon, puis la pompe à
II doit être de pureté connue et la concentration du constituant
palettes au robinet 5.
doit également être connue.
Ouvrir les robinets 4 et 5, faire le vide dans le ballon. Lorsque le
NOTE - Pour l’exemple donné en 3.1.3 et 3.1.4, ce gaz est de l’azote
vide est atteint (lu sur le manomètre différentiel), fermer le robi-
de concentration garantie > 99,998 % et contenant 0,5 + 0,l ppm
de monoxyde de carbone. net 5.
3
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ISO 6144-1981 (F)
Brancher la pompe à palettes au robinet 6 de la branche droite
ou de mercure à température contrôlée : un exemple de série
du manomètre, ouvrir lentement le robinet 1, ouvrir le robinet utilisée pour les besoins courants d’un laboratoire est donné
de la bouteille d’azote, régler la pression à l’aide du manodeten- dans le tableau 1 avec la précision sur les mesures de volume et
deur pour qu’elle soit légèrement supérieure à deux fois la pres-
les caractéristiques des balances utilisées pour ces mesures.
sion désirée.
3.1.4.2 Les suites d’opérations effectuées pour la préparation
Ouvrir légèrement le robinet 6; l’azote de la bouteille passe dans
de mélanges situés dans les quatre zones de concentration
la branche droite du manomètre, puis est aspiré par la pompe.
visées sont schématisées sur le tableau 2.
Rincer durant 1 min, puis fermer le robinet 1 et ouvrir complète-
ment le robinet 6.
3.1.4.3 Le détail des calculs d’erreurs sur les concentrations
Dès que le vide est atteint dans la branche droite du manomètre
obtenues est donné dans l’annexe B.
en U, fermer le robinet 6, ouvrir partiellement le robinet 1 et
contrôler la pression réglée. Ouvrir le robinet 3, puis lentement
Les erreurs sur les mesures du volume sont prises dans le
le robinet 2; l’azote rince l’ampoule. Afin que le constituant
tableau 1.
mesuré soit complétement transféré de l’ampoule jaugée vers la
capacité réservoir, il est recommandé d’utiliser, pour cette opé-
Les erreurs sur les mesures de pression sont de
ration, un volume de gaz de complément au moins 10 fois plus
grand que le volume de l’ampoule.
+ 0,l mmHg sur la pression atmosphérique
...
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