制备挥发性有机混合溶液标准物质的容器、装置及方法与流程

本发明涉及一种玻璃容器，具体涉及一种制备挥发性有机混合溶液标准物质的容器、装置及方法。

背景技术：

挥发性有机混合溶液标准物质通常采用重量法来制备，即在容量瓶或其他容器中，依次加入多种液体有机纯物质，并称量加入的有机纯物质质量，根据每种纯物质的质量及其纯度，计算混合溶液中该有机化合物的含量。各种液体有机物的挥发性不同，加入顺序各异，在制备过程中挥发到环境中，或者容器内溶液上方空间的质量有差别，使得重量法配制结果偏离各有机化合物的实际含量。

有机混合溶液分装到安瓿瓶时，通常用一根细管从容器底部抽取溶液分配至安瓿瓶，然后迅速用火焰熔封，重复该过程，实现连续分装。该方法的缺点是制备过程中，容器内溶液上方顶部空间变大，挥发性较强的组分逸出，溶液中该组分含量下降，偏离重量法配制的结果，同时标准物质各组分含量的瓶间均匀性变差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制备挥发性有机混合溶液标准物质的容器、装置及方法。本发明提出的技术方案如下。

一种制备挥发性有机混合溶液标准物质的容器，该容器包括细口瓶、瓶盖、第一密封塞和第二密封塞；其中，瓶盖盖在细口瓶的瓶口上，瓶盖顶部设有取液通孔和平衡通孔，取液通孔和平衡通孔均与细口瓶内部连通；第一密封塞能放置在取液通孔内，第二密封塞能放置在平衡通孔内。

进一步地，所述容器还包括取液塞和平衡塞，取液塞能放置在取液通孔内，平衡塞能放置在平衡通孔内。

进一步地，取液通孔为螺纹通孔，第一密封塞为实心螺纹塞，取液塞为空心螺纹塞。

进一步地，平衡通孔为螺纹通孔，第二密封塞为实心螺纹塞，平衡塞为空心螺纹塞。

进一步地，空心螺纹塞中设有圆管。

进一步地，取液塞中的圆管下端设有过滤网。

进一步地，所述容器为玻璃容器。

进一步地，细口瓶的瓶口外周缘设有外螺纹，瓶盖的内周缘设有内螺纹，瓶盖通过该开口套设在细口瓶的瓶口上，细口瓶瓶口的外螺纹与瓶盖的内螺纹配合。

一种制备挥发性有机混合溶液标准物质的装置，该装置包括两个如前任一项所述的容器，其中，两个容器中的第一容器为混合溶液供应容器，第二容器为平衡容器；第一容器的平衡通孔与第二容器的平衡通孔相连通；自动封装机从第一容器的取液通孔抽取第一容器的细口瓶中的所述挥发性有机混合溶液标准物质进行分装；第二容器的取液通孔为开放状态。

一种制备挥发性有机混合溶液标准物质的方法，该方法使用两个如前任一项所述的容器，所述两个容器为第一容器和第二容器，包括如下步骤：

步骤S11：用安瓿瓶分别单独盛装需要混合的多种液体有机纯物质中各易挥发的液体有机纯物质，并用减量法计算各易挥发液体有机纯物质的质量；

步骤S12：从第一容器的细口瓶的瓶口将各盛装有易挥发液体有机纯物质的安瓿瓶放入第一容器的细口瓶中，并通过第一容器的取液通孔在第一容器的细口瓶中用长针头注射器分别加入其余液体有机纯物质，并分别称量；在第一容器的取液通孔中放置第一容器的第一密封塞，在第一容器的平衡通孔中放置第一容器的第二密封塞；摇晃第一容器，使放入细口瓶中的每个安瓿瓶均被打碎，并且所有安瓿瓶内盛装的液体有机纯物质和第一容器的细口瓶内加入的液体有机纯物质混合均匀，制备得到挥发性有机混合溶液标准物质；

步骤S13：重复步骤S11和步骤S12，以在第二容器的细口瓶中制备出与第一容器的细口瓶中相同的挥发性有机混合溶液标准物质；

步骤S14：第一容器的平衡通孔与第二容器的平衡通孔连通，第二容器的取液通孔为开放状态；自动封装机从第一容器的取液通孔抽取第一容器的细口瓶中的所述挥发性有机混合溶液标准物质分装到各分装瓶中。

本发明的有益效果：本发明提出的制备挥发性有机混合溶液标准物质的容器、装置及方法，能够有效地抑制有机混合溶液标准物质配制过程中易挥发组分的挥发，也能抑制有机混合溶液标准物质分装过程中易挥发组分的挥发，保证了有机混合溶液标准物质配置和分装过程的准确性。另外，在分装过程中虽然细口玻璃瓶的液面降低，顶部空间变大，但是气相中有机物的组成没有改变，液相和气相始终处于平衡状态，因此液相的组成没有改变，分配到安瓿瓶的液体组成保持恒定，确保了液体有机混合溶液标准物质的瓶间均匀性。

附图说明

图1为本发明提出的用于挥发性有机混合溶液标准物质制备的玻璃容器的结构示意图；

图2为本发明提出的瓶盖的中央螺纹通孔和侧螺纹通孔的示意图；

图3a为本发明提出的中央通孔实心螺纹塞的结构示意图；

图3b为本发明提出的侧通孔实心螺纹塞的结构示意图；

图4a为本发明提出的中央通孔空心圆管螺纹塞的结构示意图；

图4b为本发明提出的侧通孔空心圆管螺纹塞的结构示意图；

图5为本发明提出的附加平衡瓶标准溶液分装的结构示意图；

图6为本发明提出的制备挥发性有机混合溶液标准物质的方法流程图；

图7为采用本发明制备的混合溶液各组分测量结果和常规方法的对比数据。

附图标记说明：1-细口玻璃瓶；2-外螺纹；3-内螺纹；4-瓶盖；5-中央螺纹通孔；6-中央通孔实心螺纹塞；7-中央通孔空心圆管螺纹塞；71-第一圆管；8-侧螺纹通孔；9-侧通孔实心螺纹塞；10-侧通孔空心圆管螺纹塞；101-第二圆管；11-过滤网；12-细口玻璃瓶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。在具体实施例中，以容器的材质为玻璃材质，通过螺纹相互配合的方式对本发明进行描述，但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

本发明提出的一种制备挥发性有机混合溶液标准物质的容器，如图1所示。该容器可以为玻璃容器，但本领域技术人员知晓，该容器还可以采用其他材质制作。

该容器包括细口玻璃瓶1和瓶盖4。

细口玻璃瓶1的容积例如为500mL、1L等。细口玻璃瓶1瓶口的内径尺寸小于细口玻璃瓶1其他部位的内径尺寸。细口玻璃瓶1的瓶口外周缘设有外螺纹2。

瓶盖4底部开口，可套设在细口玻璃瓶1的瓶口上。瓶盖4的内周缘设有内螺纹3，细口玻璃瓶1瓶口的外螺纹2可与瓶盖4的内螺纹3紧密配合。优选地，细口玻璃瓶1瓶口的外螺纹2与瓶盖4的内螺纹3为同一公称直径。本领域技术人员可以理解，还可以采用塞入细口瓶瓶口的瓶盖或者旋入细口瓶瓶口的瓶盖。

瓶盖4顶部中央位置设有中央螺纹通孔5，瓶盖4顶部偏离中央的位置设有侧螺纹通孔8，当然，中央螺纹通孔5和侧螺纹通孔8的位置也可以改变，只要保证所述中央螺纹通孔5和侧螺纹通孔8可以与细口玻璃瓶1的内部相通即可。

中央螺纹通孔5主要是在封装时便于作为溶液供应瓶的细口玻璃瓶1内部的液体流出，以及便于作为平衡瓶的细口玻璃瓶12吸入空气；侧螺纹通孔8主要是在封装时与平衡瓶配合以平衡溶液供应瓶内的气压，以及保证液体有机混合溶液标准物质的瓶间均匀性，如图2和图5所示。优选地，瓶盖4的中央螺纹通孔5的内径尺寸是10mm，侧螺纹通孔8的内径尺寸是3mm。

所述中央螺纹通孔5配备有中央通孔实心螺纹塞6和中央通孔空心圆管螺纹塞7，如图3a和图4a所示，中央通孔空心圆管螺纹塞7的中央位置设有第一圆管71，第一圆管71下端有过滤网11，如图5所示；中央通孔实心螺纹塞6的外螺纹和中央通孔空心圆管螺纹塞7的外螺纹均可与中央螺纹通孔5的内螺纹紧密配合，优选地，中央通孔实心螺纹塞6的外螺纹和中央通孔空心圆管螺纹塞7的外螺纹均与中央螺纹通孔5的内螺纹为同一公称直径。

所述侧螺纹通孔8配备有侧通孔实心螺纹塞9和侧通孔空心圆管螺纹塞10，如图3b和图4b所示，侧通孔空心圆管螺纹塞10的中央位置设有第二圆管101；侧通孔实心螺纹塞9的外螺纹和侧通孔空心圆管螺纹塞10的外螺纹均可与侧螺纹通孔8的内螺纹紧密配合；侧通孔实心螺纹塞9的外螺纹和侧通孔空心圆管螺纹塞10的外螺纹均与侧螺纹通孔8的内螺纹为同一公称直径。

使用该玻璃容器制备挥发性有机混合溶液标准物质的过程结合图1至图6进行描述。

步骤S11、易挥发液体有机纯物质的称量：用分析天平按顺序准确称量第一个安瓿瓶的瓶质量，将第一种易挥发液体有机纯物质移入安瓿瓶中，用熔封机熔封第一个安瓿瓶，准确称量熔封后的第一个安瓿瓶的总质量，该总质量减去第一安瓿瓶的瓶质量和熔断的瓶帽质量后，得到该第一种易挥发液体有机纯物质的质量。按照相同的方法，依次将其他几种需要混合的易挥发液体有机纯物质分别封入安瓿瓶中，并分别计算出各个易挥发液体有机纯物质的质量。

步骤S12、挥发性有机混合溶液标准物质的制备：将各个盛装有易挥发液体有机纯物质的安瓿瓶放入细口玻璃瓶1中，在瓶盖4的中央螺纹通孔5旋入中央通孔实心螺纹塞6，在侧螺纹通孔8旋入侧通孔实心螺纹塞9，再将瓶盖4通过其内螺纹3旋在细口玻璃瓶1的外螺纹2上；然后将中央通孔实心螺纹塞6从中央螺纹通孔5取下，用长针头注射器吸取作为溶质的第一种挥发性小的液体有机纯物质，长针头注射器的长针头穿过中央螺纹通孔5，长针头不能碰到瓶盖4和细口玻璃瓶1，也不能插入细口玻璃瓶1内的溶液中，在尽量靠近溶质液面上方处，缓缓将长针头注射器内的第一种挥发性小的液体有机纯物质注入细口玻璃瓶1内，待注入完毕后，将长针头注射器取出，中央通孔实心螺纹塞6再次旋在中央螺纹通孔5上。

在加入第一种挥发性小的液体有机纯物质前后，分别用分析天平称量细口玻璃瓶1的质量，用减量法计算得到加入的第一种挥发性小的液体有机纯物质的质量。按照相同的方法，依次加入其他几种需要混合的挥发性小的液体有机纯物质，并计算每一种液体有机纯物质的质量，直至全部液体有机纯物质加入并称量完毕。剧烈摇晃细口玻璃瓶1，使放入的每个安瓿瓶均被打碎，并且所有安瓿瓶内盛装的有机纯物质和细口玻璃瓶1内的所有溶质混合均匀。

其中，混合溶液中某种有机化合物的含量按如下公式计算：

公式(1)中：

x_i,0——混合溶液中第i种有机化合物的含量，％；

Purity_i——第i种有机纯物质的纯度，％；

m_i——混合溶液中第i种有机纯物质的质量，g；

——混合溶液的总质量，g。

步骤S13、平衡瓶的制备：根据前述步骤S11和步骤S12，再在细口玻璃瓶12中制备与细口玻璃瓶1中相同的挥发性有机混合溶液。

步骤S14、封装设备的连接：在细口玻璃瓶1的中央螺纹通孔5中旋入中央通孔空心圆管螺纹塞7，在细口玻璃瓶12的中央螺纹通孔5中旋入中央通孔空心圆管螺纹塞7；细口玻璃瓶1的第一圆管71的下端和细口玻璃瓶12的第一圆管71的下端均伸到瓶底，第一圆管下端的过滤网11用来过滤安瓿瓶碎片；细口玻璃瓶1的第一圆管71的上端与安瓿瓶自动封装机的液体进样管连接，细口玻璃瓶12的第一圆管71的上端暴露在空气中。

在细口玻璃瓶1的侧螺纹通孔8中旋入侧通孔空心圆管螺纹塞10，在细口玻璃瓶12的侧螺纹通孔8中旋入侧通孔空心圆管螺纹塞10，细口玻璃瓶1的侧通孔空心圆管螺纹塞10和细口玻璃瓶12的侧通孔空心圆管螺纹塞10共用同一根第二圆管101，该第二圆管101一端伸入细口玻璃瓶1内，另一端伸入细口玻璃瓶12内，细口玻璃瓶1通过第二圆管101与细口玻璃瓶12连通。

步骤S15、溶液的分配和封装：安瓿瓶自动封装机抽取细口玻璃瓶1内的溶液分配到5mL容积的安瓿瓶中，每瓶2mL溶液，随后用火焰对装有溶液的安瓿瓶快速封口；如此连续分配溶液，封装，直至全部溶液分装完毕。

安瓿瓶自动封装机抽取细口玻璃瓶1中的溶液时，在细口玻璃瓶1中形成负压，由于细口玻璃瓶1通过第二圆管101与细口玻璃瓶12连通，细口玻璃瓶12的第一圆管71的上端暴露在空气中，此时空气从细口玻璃瓶12的第一圆管71进入，形成气泡逸出液面，进入细口玻璃瓶12的第二圆管101，经由管路进入细口玻璃瓶1的第二圆管101，维持细口玻璃瓶1内的气压平衡。

另外，进入细口玻璃瓶12的空气经过液体饱和后，进入细口玻璃瓶12溶液上方顶部空间，其组成与细口玻璃瓶1溶液上方顶部空间的空气一致；因此在分装过程中虽然细口玻璃瓶1的液面降低，顶部空间变大，但是气相中有机物的组成没有改变，液相和气相始终处于平衡状态，因此液相的组成没有改变，分配到安瓿瓶的液体组成保持恒定，确保了液体有机混合溶液标准物质的瓶间均匀性。

下面以三种制备挥发性有机混合溶液标准物质的方法为例进行对比说明，这三种方法分别是常规方法、带平衡瓶分装的方法，以及本发明提出的安瓿瓶称量挥发性有机物和带平衡瓶分装的方法。

(1)常规方法制备挥发性有机混合溶液标准物质

按挥发性由弱到强的顺序，向容积为1L的细口玻璃瓶中依次加入叔丁醇、乙醇、甲醇、甲基叔丁基醚(MTBE)和乙二醇二甲醚(DME)各20mL，并用分析天平准确称量各个液体有机纯物质的质量。然后加入900mL异辛烷并准确称重。旋上瓶盖，将溶液摇匀。将一根圆管穿过细口玻璃瓶瓶盖，圆管下端接近玻璃瓶底，圆管上端连接封装机液体进样口。分装时，抽取2mL溶液分配至容量为5mL安瓿瓶中，迅速用火焰熔封，重复该过程，实现连续分装。共分装500支标准溶液，按分装的先后顺序依次分为14份，每份约35支。从第1、3、5、7、9、11、12和14份中各抽取1支，用气相色谱检测叔丁醇、乙醇、甲醇和MTBE的含量。根据各有机化合物含量的重量法配制值和气相色谱测量值，计算各有机化合物的挥发量，具体公式如下：

公式(2)中：

Δx_i——第i个有机化合物的挥发量，％；

x_i——气相色谱测定的混合溶液中第i个有机化合物的含量，g；

x_i,0——混合溶液中第i种有机化合物的含量的重量法配置值，g；

(2)带平衡瓶分装的方法制备挥发性有机混合溶液标准物质

按挥发性由弱到强的顺序，向容积为1L的细口玻璃瓶中依次加入叔丁醇、乙醇、甲醇、甲基叔丁基醚(MTBE)和乙二醇二甲醚(DME)各20mL，并用天平准确称量各个液体有机纯物质的质量。然后加入900mL异辛烷并准确称重。旋上瓶盖，将溶液摇匀。取另一个细口玻璃瓶，配制组成相同的混合溶液。将两个细口玻璃瓶连接，保持瓶内气体压力平衡。抽取细口玻璃瓶中溶液分配至安瓿瓶，迅速用火焰熔封，重复该过程，实现连续分装。共分装500支标准溶液，按分装的先后顺序依次分为14份，每份约35支。从第1、3、5、7、9、11、12和14份中各抽取1支，用气相色谱检测叔丁醇、乙醇、甲醇和MTBE的含量。根据各有机化合物含量的重量法配制值和气相色谱测量值，按照公式(2)计算各有机化合物的挥发量。

(3)安瓿瓶称量挥发性有机物和带平衡瓶分装的方法制备挥发性有机混合溶液标准物质

按照本发明的方法，将20mL的乙醇封装在安瓿瓶中，用减量法准确称量乙醇的质量，将装有乙醇的安瓿瓶放入细口玻璃瓶1里；相同地，将20mL甲醇、MTBE和DME分别封装在安瓿瓶里，称重，并放入细口玻璃瓶1里。向细口玻璃瓶1中加入20mL叔丁醇，准确称量其质量；然后向细口玻璃瓶1中加入900mL异辛烷，并准确称量其质量。剧烈摇晃细口玻璃瓶1，使安瓿瓶打碎，安瓿瓶内有机物和细口瓶内溶质混合均匀。

用相同的制备方法，制备组成相同的液体有机物混合溶液，保存在细口玻璃瓶12中。按照前述描述(可参见图5所示)将细口玻璃瓶1和细口玻璃瓶12连接，保持瓶内气体压力平衡。抽取细口玻璃瓶中溶液分配至安瓿瓶，迅速用火焰熔封，重复该过程，实现连续分装。共分装500支标准溶液，按分装的先后顺序依次分为14份，每份约35支。从第1、3、5、7、9、11、12和14份中各抽取1支，用气相色谱检测叔丁醇、乙醇、甲醇和MTBE的含量。根据各有机化合物含量的重量法配制值和气相色谱测量值，按照公式(2)计算各有机化合物的挥发量。

上述三种不同制备方法得到的标准样品，挥发性结果对比如图7所示。

图7左侧数据是采用常规制备方法制备的混合溶液标准物质，第1份的甲醇挥发量为2.801％，第14份的甲醇挥发量为4.073％，挥发量之差为1.272％，由此可见分装顺序越靠后，挥发量增大；甲醇和MTBE的挥发量最大，在第14份中，甲醇和MTBE的挥发量分别为4.073％和4.968％。

图7中间的数据是采用带平衡瓶制备的混合溶液标准物质，第1份的甲醇挥发量为1.793％，第14份的甲醇挥发量为2.069％，虽然随着分装顺序靠后，挥发量有所增大，但是差别仅为0.276％，比常规方法好；第14份的甲醇挥发量(2.069％)比常规方法第14份(4.073％)低；说明用带平衡瓶分装的方法可以抑制分装过程中挥发性有机物的挥发。

图7右侧的数据是采用本发明提出的方案制备的混合溶液标准物质，即安瓿瓶称量挥发性有机物和带平衡瓶分装，第1份的甲醇挥发量为1.2％，第14份的甲醇挥发量为1.387％，虽然随着分装顺序靠后，挥发量有所增大，但是差别仅为0.187％，比常规方法和带平衡瓶分装的方法低；第14份的甲醇挥发量(1.387％)比常规方法(4.073％)和带平衡瓶分装(2.069％)的方法低；说明采用本发明提出的安瓿瓶称量挥发性有机物和带平衡瓶分装的方法，能够有效抑制制备和分装过程中挥发性有机物的挥发，提高混合溶液标准物质的瓶间均匀性和定值结果的准确性。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。