آنالیز نمونه هلیوم گمرکی برای تعیین خلوص، اصالت و مطابقت با استانداردهای جهانی انجام میشود و استفاده از روشهای پیشرفته مانند GC و Mass Spectrometry نقش اساسی در تشخیص دقیق ماهیت گاز هلیوم دارد.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
گاز هلیوم (Helium, He) یکی از ارزشمندترین و کمیابترین گازهای نجیب در جو زمین است که به دلیل ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی منحصربهفرد خود، در صنایع پزشکی، فضایی، کرایوژنیک، و الکترونیک کاربرد گستردهای دارد. با توجه به واردات و صادرات این گاز، آنالیز و تعیین ماهیت گاز هلیوم برای کنترل کیفیت و تطبیق با استانداردهای گمرکی اهمیت حیاتی دارد.
اهمیت آنالیز گاز هلیوم در صنایع و گمرک
در جهان امروز، هر واحد صنعتی که از گاز هلیوم استفاده میکند، به کنترل کیفیت دقیق آن وابسته است. از طرف دیگر، حجم بالای واردات گاز هلیوم به کشورها باعث شده است که گمرکها برای جلوگیری از ورود گازهای بیکیفیت یا غیرمطابق استاندارد، نمونههای وارداتی را جهت آنالیز ماهیت شیمیایی و فیزیکی ارسال کنند.
اهمیت این آنالیز در سه محور قابل بررسی است:
تشخیص اصالت گاز: بسیاری از شرکتها ممکن است مخلوطهایی از نیتروژن یا آرگون را به عنوان هلیوم عرضه کنند. آنالیز دقیق بهسرعت این موارد را شناسایی میکند.
تعیین خلوص و ناخالصیها: درصد خلوص هلیوم معمولاً بین ۹۹٫۹٪ تا ۹۹٫۹۹۹٪ متغیر است. حتی کسری از درصد ناخالصی میتواند در صنایع حساس مانند MRI یا تولید تراشه اثر منفی بگذارد.
تطبیق با استانداردهای گمرکی و فنی: در هنگام واردات، هر سیلندر باید دارای گواهی آنالیز (Certificate of Analysis) معتبر باشد و نتایج آن با استانداردهای جهانی مطابقت داده شود.
مراحل تعیین ماهیت گاز هلیوم
برای تعیین ماهیت گاز هلیوم و اطمینان از اینکه نمونه واقعاً حاوی هلیوم خالص است، آزمایشگاهها از چندین مرحله تخصصی استفاده میکنند:
- بررسی فیزیکی و برچسب سیلندر
ابتدا سیلندر مورد آزمایش بررسی میشود تا مطمئن شویم برچسب، رنگ و شماره سریال با اطلاعات ارائهشده مطابقت دارد. طبق استاندارد رنگ سیلندر گازها، سیلندر هلیوم معمولاً دارای بدنه قهوهای روشن یا خاکستری با شانه قهوهای است. همچنین فشار کاری و ظرفیت سیلندر ثبت میشود تا از تطابق با دادههای سازنده اطمینان حاصل گردد.
- برداشت نمونه به روش ایمن
نمونهبرداری باید در شرایط ایمن و بدون آلودگی انجام گیرد. برای جلوگیری از ورود هوا یا رطوبت، از رگولاتور مخصوص هلیوم با شیر یکطرفه و لولههای استنلس استیل استفاده میشود. در این مرحله فشار و دمای گاز ثبت میشود تا در محاسبات تراکم و حجم مورد استفاده قرار گیرد.
- انجام آنالیز ترکیب گازی
روشهای متعددی برای تعیین ماهیت و خلوص گاز هلیوم به کار میرود که بسته به دقت مورد نیاز و نوع ناخالصی متفاوت است. مهمترین روشها عبارتاند از:
روشهای تحلیلی برای آنالیز گاز هلیوم
الف) کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography – GC)
کروماتوگرافی گازی یکی از دقیقترین روشها برای تجزیه و شناسایی اجزای گاز هلیوم است. در این روش، نمونه گاز از میان ستون حاوی فاز ساکن عبور داده میشود و بر اساس سرعت عبور اجزا، جداسازی انجام میگیرد.
مزایا:
دقت بالا در شناسایی ناخالصیها (تا ppm)
قابلیت اندازهگیری گازهای همراه مانند نیتروژن، اکسیژن، آرگون، نئون و هیدروژن
تطبیقپذیری با استانداردهای ASTM D1945
در نمونههای گمرکی، کروماتوگرافی گازی اغلب اولین و اصلیترین ابزار برای تشخیص اصالت هلیوم است.
ب) طیفسنجی جرمی (Mass Spectrometry)
در آزمایشگاههای مرجع و پیشرفته، از طیفسنج جرمی برای آنالیز فوق دقیق استفاده میشود. این روش قادر است ساختار ایزوتوپی هلیوم (³He و ⁴He) را مشخص کند.
کاربرد این روش در گمرک:
گاهی اوقات، منبع تولید هلیوم (مثلاً از گاز طبیعی یا از ذخایر زمینزاد) از طریق نسبت ایزوتوپهای آن تعیین میشود. در نتیجه، طیفسنجی جرمی نه تنها خلوص بلکه منشأ تولید گاز را نیز مشخص میکند.
ج) طیفسنجی انتشار نوری (OES) و طیفسنجی جرمی ثانویه (SIMS)
در برخی نمونههای خاص، از روشهای طیفسنجی نوری برای تشخیص خطوط طیفی اختصاصی هلیوم استفاده میشود. خطوط در محدوده طولموج ۵۸۷٫۶ و ۶۶۷٫۸ نانومتر از شاخصهای کلیدی حضور هلیوم خالص هستند. این روش بیشتر در تعیین ماهیت اولیه گاز کاربرد دارد.
د) روشهای فشار و چگالی (Density & Pressure Methods)
چگالی هلیوم در دمای ۲۵°C حدود ۰٫۱۷۸۵ g/L است که از هر گاز دیگری سبکتر است. اندازهگیری چگالی و مقایسه آن با مقدار نظری، یکی از روشهای ساده برای تشخیص ناخالصی است. این روش بیشتر به عنوان کنترل اولیه پیش از آنالیز GC انجام میشود.
استانداردها و مراجع بینالمللی در آنالیز گاز هلیوم
در آزمایشگاههایی که خدمات آنالیز گاز ارائه میدهند، رعایت استانداردهای بینالمللی ضروری است. مهمترین استانداردها عبارتاند از:
ASTM D1945: روش تعیین اجزای گازهای سبک از جمله هلیوم به روش کروماتوگرافی گازی
ISO 14687: مشخصات کیفیت گازهای مورد استفاده در سلول سوختی (برای تعیین خلوص هلیوم فوقخالص)
ISO 1928: روش اندازهگیری خلوص گازهای نجیب
ISO 6145-7: روشهای تولید گازهای مرجع برای کالیبراسیون دستگاه GC
EPA Method 3C: آنالیز گازهای سبک و تعیین درصد حجمی هلیوم در نمونههای صنعتی
اجرای این استانداردها در گمرک یا آزمایشگاههای دارای گواهی ISO 17025 تضمین میکند که نتایج آنالیز قابل استناد و رسمی هستند.
آنالیز نمونه هلیوم گمرکی: روند و الزامات
- ثبت و پذیرش نمونه
نمونه گازی که در گمرک توقیف یا برای بررسی ارسال شده است، پس از ثبت اطلاعات سیلندر، شماره بارنامه و مدارک واردکننده در سیستم، برای آزمایشگاه ارسال میشود. حجم نمونه معمولاً بین ۵۰۰ میلیلیتر تا ۱ لیتر است.
- شرایط حمل و نگهداری
برای جلوگیری از تغییر ترکیب گاز، نمونهها در سیلندرهای کوچک از جنس فولاد ضدزنگ با فشار ثابت نگهداری و به آزمایشگاه منتقل میشوند. هرگونه نشت یا آلودگی باعث باطل شدن نتایج خواهد شد.
- انجام آنالیز در آزمایشگاه معتبر
آزمایشگاههای دارای گواهی ISO 17025 موظفاند از تجهیزات کالیبرهشده و گازهای مرجع با گواهی استاندارد برای کالیبراسیون GC استفاده کنند. نمونه با گازهای مرجع مقایسه شده و درصد خلوص هلیوم و میزان ناخالصیهای زیر تعیین میشود:
اکسیژن (O₂)
آرگون (Ar)
هیدروژن (H₂)
بخار آب (H₂O)
نتایج در قالب جدول و گواهی آنالیز رسمی صادر میشود که شامل مشخصات فنی و مقادیر کمی هر جزء است.
- تفسیر نتایج برای گمرک
در صورتی که درصد خلوص گاز کمتر از مقدار اظهارشده باشد (مثلاً گاز 99.999% در واقعیت 99.9% باشد)، گمرک میتواند اقدامات لازم را از جمله بازگرداندن محموله، جریمه یا اصلاح اظهارنامه انجام دهد. همچنین در صورت تشخیص ناخالصی خطرناک، محموله ممکن است غیرقابل مصرف اعلام گردد.
چالشهای آنالیز گاز هلیوم در گمرک
فرآیند آنالیز هلیوم در گمرک با چالشهای فنی و اجرایی روبهرو است که میتوان آنها را در موارد زیر خلاصه کرد:
حساسیت بسیار بالای دستگاهها: حتی آلودگی بسیار جزئی در لولهکشی آزمایشگاه میتواند نتیجه را تغییر دهد.
کمیاب بودن گازهای مرجع خلوص بالا: برای کالیبراسیون دقیق، گازهای مرجع گرانقیمتی نیاز است.
حفظ فشار و دمای پایدار: چون چگالی هلیوم بسیار پایین است، هرگونه نوسان دمایی در طول نمونهبرداری باعث خطا در اندازهگیری میشود.
تفاوت منابع تولید: هلیوم تولیدشده از میدانهای گازی طبیعی ممکن است با هلیوم تولیدشده از فرایندهای صنعتی تفاوت ایزوتوپی داشته باشد که نیازمند دستگاههای پیشرفته برای تشخیص است.
روشهای بهبود دقت در تعیین ماهیت هلیوم
برای دستیابی به نتایج دقیقتر، آزمایشگاهها از تکنیکهای زیر استفاده میکنند:
پالایش سیستم GC با گازهای بیاثر قبل از هر تست
استفاده از ستونهای مولکولی تخصصی برای گازهای سبک
کالیبراسیون مداوم با گازهای مرجع دارای گواهی NIST
استفاده از حسگرهای نشتی فوقحساس (Helium Leak Detector)
انجام تکرار آزمایش برای اطمینان از ثبات نتایج
بدون دیدگاه