نمونه‌برداری نیتروژن در محل و آنالیز آن با GC، کلید تضمین کیفیت و خلوص گاز در صنایع حساس است . سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072 – 09120253891

نیتروژن (N₂) یکی از مهم‌ترین گازهای صنعتی است که در صنایع مختلف از جمله پتروشیمی، مواد غذایی، داروسازی، الکترونیک و پزشکی کاربرد گسترده دارد. کیفیت نیتروژن، به ویژه خلوص آن، تأثیر مستقیم بر فرآیندها و محصول نهایی دارد. به همین دلیل، نمونه‌ برداری دقیق و آنالیز نیتروژن در محل تولید یا مصرف، به منظور تضمین کیفیت و رعایت استانداردهای صنعتی، اهمیت حیاتی دارد.

امروزه یکی از روش‌های رایج و دقیق برای آنالیز نیتروژن، استفاده از کروماتوگرافی گازی (GC) است که قابلیت تشخیص ناخالصی‌ها در غلظت بسیار پایین را داراست. این مقاله به بررسی مراحل نمونه‌ برداری نیتروژن در سایت مشتری، تجهیزات مورد نیاز، چالش‌های عملیاتی و روش آنالیز با GC می‌پردازد.

اهمیت نمونه‌ برداری نیتروژن در محل مشتری

نمونه‌ برداری نیتروژن در محل مصرف، برخلاف آنالیز آزمایشگاهی صرف، مزایای متعددی دارد:

دقت بالاتر در شرایط واقعی: فشار، دما و شرایط جریان گاز در خطوط انتقال یا سیلندرهای مشتری ممکن است متفاوت از آزمایشگاه باشد. نمونه‌ برداری در محل، تصویری واقعی از کیفیت نیتروژن در شرایط عملیاتی ارائه می‌دهد.

شناسایی مشکلات احتمالی در زمان واقعی: نشتی، رطوبت یا آلودگی‌های ناشی از تجهیزات توزیع، می‌توانند کیفیت نیتروژن را تحت تأثیر قرار دهند. نمونه‌ برداری در سایت امکان شناسایی سریع این مشکلات را فراهم می‌کند.

اطمینان از مطابقت با استانداردها: صنایع مختلف، استانداردهای مشخصی برای خلوص نیتروژن دارند. نمونه‌ برداری و تحلیل سریع به تولیدکننده و مصرف‌کننده کمک می‌کند تا مطمئن شوند گاز تحویلی با مشخصات مورد نیاز مطابقت دارد.

تجهیزات مورد نیاز برای نمونه‌ برداری

نمونه‌ برداری دقیق نیتروژن نیازمند تجهیزات استاندارد و ایمن است. مهم‌ترین ابزارها عبارت‌اند از:

سیلندر نمونه‌گیری: معمولاً از سیلندرهای استیل ضدزنگ با ظرفیت مناسب استفاده می‌شود. این سیلندرها باید توانایی تحمل فشار گاز را داشته باشند و به خوبی از نفوذ هوا یا رطوبت جلوگیری کنند.

شیر و اتصالات ایمن: برای جلوگیری از نشت گاز و ورود هوا، استفاده از شیرهای فشار بالا و اتصالات فلزی استاندارد ضروری است.

دستگاه خشک‌کن و فیلتر: برای حذف رطوبت و ذرات معلق از گاز قبل از ورود به سیلندر نمونه، استفاده از خشک‌کن‌های مولکولی و فیلترهای میکروذره توصیه می‌شود.

کالیبراسیون و تجهیزات کنترل فشار: تنظیم فشار گاز در هنگام نمونه‌ برداری، برای جلوگیری از تغییرات ناخالصی‌ها الزامی است.

مراحل نمونه‌ برداری نیتروژن در محل

نمونه‌ برداری نیتروژن در سایت مشتری شامل مراحل دقیق و استاندارد است تا از تغییرات کیفیت گاز در حین انتقال جلوگیری شود:

۱. آماده‌سازی تجهیزات

بررسی سلامت سیلندر نمونه‌گیری و شیرها

اطمینان از عدم وجود آلودگی یا رطوبت

نصب فیلتر و خشک‌کن

۲. اتصال به خط گاز

اتصال سیلندر به خط انتقال یا مخزن نیتروژن

تنظیم فشار به سطح مناسب برای پر کردن سیلندر بدون ایجاد نوسانات

۳. پر کردن سیلندر نمونه

جریان گاز به آرامی به داخل سیلندر هدایت می‌شود

جلوگیری از ایجاد توربولانس و مخلوط شدن هوا با نمونه

ثبت زمان، فشار و دمای نمونه‌ برداری

۴. مهر و موم نمونه

بستن شیر سیلندر و اطمینان از عدم نشتی

برچسب‌گذاری دقیق شامل تاریخ، زمان، محل نمونه‌ برداری و نام اپراتور

۵. حمل و نگهداری تا آنالیز

حمل سیلندر به آزمایشگاه در شرایط ایمن

جلوگیری از تابش مستقیم نور و تغییرات دما

آنالیز نیتروژن با کروماتوگرافی گازی (GC)

پس از نمونه‌ برداری، آنالیز نیتروژن با GC انجام می‌شود. این روش یکی از دقیق‌ترین تکنیک‌ها برای تشخیص ناخالصی‌ها و تعیین درصد خلوص گاز است.

اصول کروماتوگرافی گازی

کروماتوگرافی گازی یک روش جداسازی است که بر اساس تفاوت در زمان عبور مولکول‌ها از ستون کروماتوگرافی عمل می‌کند. مولکول‌ها در ستون با فاز ساکن تعامل دارند و بر اساس این تعامل، زمان خروج از ستون متفاوت است. با استفاده از آشکارساز مناسب، می‌توان حضور و غلظت ناخالصی‌ها را اندازه‌گیری کرد.

تجهیزات اصلی GC

ستون کروماتوگرافی: معمولاً ستون‌های پر شده با فاز ساکن مناسب برای نیتروژن و ناخالصی‌های مرتبط استفاده می‌شود.

آشکارساز: آشکارسازهای Thermal Conductivity Detector (TCD) یا Flame Ionization Detector (FID) برای شناسایی غلظت‌های پایین به کار می‌روند.

سیستم تزریق: نمونه به صورت دقیق وارد ستون می‌شود تا نتایج قابل اعتماد به دست آید.

مراحل آنالیز

آماده‌سازی نمونه: نمونه از سیلندر به GC تزریق می‌شود. ممکن است پیش‌تصفیه‌ای برای حذف رطوبت یا ذرات معلق انجام شود.

جداسازی: ناخالصی‌ها در ستون جدا می‌شوند و زمان خروج هر مولکول ثبت می‌شود.

تشخیص: آشکارساز سیگنال مولکول‌ها را ثبت می‌کند و نمودار کروماتوگرام تولید می‌شود.

محاسبه غلظت: با مقایسه سطح پیک‌ها با استانداردهای مرجع، درصد خلوص نیتروژن و میزان ناخالصی‌ها تعیین می‌شود.

انواع ناخالصی‌های قابل شناسایی

کروماتوگرافی گازی امکان شناسایی طیف گسترده‌ای از ناخالصی‌ها را فراهم می‌کند، از جمله:

اکسیژن (O₂): حتی مقادیر بسیار کم می‌توانند در فرآیندهای حساس تأثیرگذار باشند.

دی‌اکسید کربن (CO₂): حضور CO₂ می‌تواند باعث خوردگی و مشکلات در صنایع غذایی شود.

هیدروژن (H₂): می‌تواند نشان‌دهنده نشت یا تولید جانبی باشد.

آرگون و سایر گازهای نجیب: برای بررسی اختلاط ناخواسته در نیتروژن صنعتی.

چالش‌ها و نکات ایمنی

نمونه‌ برداری و آنالیز نیتروژن شامل چالش‌های خاصی است که باید رعایت شوند:

فشار بالا: نیتروژن صنعتی معمولاً تحت فشار بالا قرار دارد. استفاده از تجهیزات فشار قوی و رعایت دستورالعمل‌های ایمنی ضروری است.

نفوذ هوا و رطوبت: ورود هوا به نمونه می‌تواند نتایج را کاملاً تغییر دهد. مهر و موم دقیق و استفاده از خشک‌کن‌ها اهمیت دارد.

حمل و نقل: سیلندرهای پر شده باید به صورت ایمن حمل شوند تا نشتی یا آسیب رخ ندهد.

آموزش اپراتور: نمونه‌ برداری و آنالیز نیاز به اپراتور آموزش دیده دارد تا خطاهای انسانی کاهش یابد.

مزایای استفاده از GC برای آنالیز نیتروژن

دقت بالا: قابلیت شناسایی ناخالصی‌ها در ppm یا حتی ppb

سرعت مناسب: امکان انجام چندین نمونه در روز

انعطاف‌پذیری: امکان تشخیص ترکیبات مختلف بدون تغییر تجهیزات

سازگاری با استانداردها: روش GC مطابق با استانداردهای ISO و ASTM برای کیفیت نیتروژن است

کاربردهای نمونه‌ برداری و آنالیز نیتروژن

نمونه‌ برداری و تحلیل نیتروژن در صنایع مختلف کاربرد دارد:

صنایع پتروشیمی و شیمیایی: تضمین کیفیت گاز مصرفی در فرآیندهای واکنش شیمیایی

صنایع غذایی و بسته‌بندی: جلوگیری از اکسیداسیون و افزایش ماندگاری محصولات

داروسازی: تضمین خلوص گاز برای تولید داروهای حساس

الکترونیک و نیمه‌هادی: کاربرد در محیط‌های کنترل‌شده (Cleanroom)

پزشکی: استفاده در سیلندرهای پزشکی و تجهیزات جراحی

نکات عملی برای بهبود کیفیت نمونه‌ برداری

استفاده از سیلندرهای جدید و بدون آلودگی

کنترل دقیق فشار و دما در زمان نمونه‌ برداری

ثبت اطلاعات کامل شامل زمان، فشار، دما، و موقعیت نمونه

استفاده از فیلترها و خشک‌کن‌های مناسب

ارسال سریع نمونه به آزمایشگاه برای جلوگیری از تغییر کیفیت گاز

نمونه‌ برداری نیتروژن در محل مشتری و آنالیز آن با کروماتوگرافی گازی، فرآیندی دقیق و حیاتی برای تضمین کیفیت گاز صنعتی است. رعایت استانداردهای نمونه‌ برداری، استفاده از تجهیزات مناسب، کنترل شرایط فیزیکی نمونه و انجام آنالیز GC با دقت، امکان شناسایی ناخالصی‌ها و تعیین درصد خلوص نیتروژن را فراهم می‌کند. این فرآیند به صنایع مختلف کمک می‌کند تا محصولات با کیفیت بالا تولید کنند و از مشکلات ناشی از گاز نامرغوب جلوگیری نمایند.