Gegarandeerde houdbaarheid van kalibratiegassen voor emissiemeetapparatuur

Stabiele oplossingen voor reactieve en corrosieve mengsels

Mengsels zoals waterstofchloride (HCI), waterstoffluoride (HF), formaldehyde (CH₂O), ammoniak (NH₃) en stikstofdioxide (NO₂) zijn sterk reactief en corrosief. Daarom is het een uitdaging om ze op de juiste manier te produceren, op te slaan en te gebruiken...

"Vanwege hun sterk reactieve aard kunnen deze moleculen al reageren met heel kleine onzuiverheden en zo de stabiliteit van de mengsels negatief beïnvloeden", legt Jack de Jong, internationaal expert bij Air Liquide, uit. "En dat resulteert in een verkorte houdbaarheid."

Gewaarborgde stabiliteit

“Het punt is dat gasmengsels die reactieve componenten in lage concentraties bevatten kunnen reageren met vocht en zuurstof, en ook met het cilinderoppervlak aan de binnenzijde. Hierdoor ontstaat degradatie en zal het mengsel uiteindelijk niet langer voldoen aan de oorspronkelijke specificaties. Industrieën zoals afvalverbrandingsinstallaties en cementfabrieken zijn echter afhankelijk van deze mengsels om hun emissiemeetapparatuur te kalibreren, zodat ze aan de wettelijke vereisten kunnen voldoen.”

De kans dat moleculen reageren hangt af van het cilindermateriaal, de reinheid van de cilinder, de reactiviteit van het binnenoppervlak van de cilinder en de reactiviteit van de componenten van het mengsel onderling. Dit betekent dat er veel verschillende variabelen moeten worden gecontroleerd.

Daarom voert Air Liquide uitgebreide stabiliteitsstudies uit, zowel intern als in samenwerking met nationale metrologie-instituten. Bovendien heeft Air Liquide jaren geïnvesteerd in R&D studies om cilinder- en kraanconfiguraties te optimaliseren. Hoewel deze optimalisaties de betrouwbaarheid aanzienlijk verbeteren, moeten ze worden aangevuld met specifieke cilinderbehandelingstechnieken om het best mogelijke resultaat te bereiken.

Cilinderbehandeling

“Er bestaat niet zoiets als een universele aanpak voor het passiveren van cilinders, en dus is er een reeks oplossingen ontwikkeld die afhankelijk van de verschillende componenten en concentraties kan worden toegepast. Voor een 100 ppb concentratie gebruiken we dus een andere benadering dan voor een 100 ppm concentratie. Het uitgangspunt is om alle sporen van vocht en zuurstof te verwijderen, evenals andere chemische moleculen die met de component kunnen reageren. Je zou kunnen zeggen dat we de cilinder ‘transparant’ willen maken voor het mengsel. Zo voorkomen we contaminatie van het mengsel en verlengen we dus de houdbaarheid.”

Het cilinderbehandelingsprogramma van Air Liquide omvat verschillende  behandelingstechnieken die we toepassen op basis van de componenten en hun concentratie, zoals: vacumeren, warmtebehandeling? Inwendig polijsten, etsen en het aanbrengen van een coating in de cilinder om het binnenoppervlak chemisch te modificeren. Deze oplossingen worden aangeboden onder de merknamen Aculife en AlphaTech.

“Bovendien hebben we een cilindertracking en -beheersysteem om te zorgen dat we alleen cilinders gebruiken waarvan we precies weten welk mengsel er voorheen in zat. We kunnen  de cilinders dan hergebruiken voor dezelfde toepassing en mogelijke verontreiniging voorkomen. Last but not least is de cilinderkraan speciaal ontworpen om te voorkomen dat er ongewenste moleculen binnendringen.”

De combinatie van al deze voorzorgsmaatregelen en behandelingsmogelijkheden garandeert dat het mengsel nauwkeurig en stabiel blijft gedurende de gehele houdbaarheidsperiode. Het is dan ook geen verrassing dat Air Liquide een van de belangrijkste leveranciers is van behandelde cilinders voor nationale metrologie-instituten. Het VSL Nationaal Metrologisch Instituut in Nederland gebruikt bijvoorbeeld de Aculife cilinderbehandeling van Air Liquide om de stabiliteit te garanderen van veel van de primaire referentiematerialen (PRM’s) die ze produceren.

Houdbaarheidstermijnen

“Houdbaarheidsclaims voor mengsels – tot wel tien jaar – zijn vaak overdreven. Het achterliggende idee is dat dergelijke claims het knowhow niveau van de mengselproducent bewijzen. Maar in werkelijkheid gaan extreme houdbaarheidsclaims onvermijdelijk gepaard met compromissen met betrekking tot de betrouwbaarheid.”

“Air Liquide kiest voor een andere aanpak en biedt in de meeste gevallen een houdbaarheid van drie jaar, ondersteund door wetenschappelijke data. En dat op een consistente manier over de hele wereld. Een houdbaarheidstermijn van drie jaar biedt de beste afweging qua prijs en gebruiksduur, terwijl de stabiliteit van het mengsel gegarandeerd blijft. Dat is ook de mening van het merendeel van onze klanten, waaronder verschillende nationale metrologie-instituten”, voegt Jack toe.

“Veel van onze klanten beschouwen onze nauwe samenwerking met metrologie-instituten – zoals het VSL Nationaal Metrologisch Instituut in Nederland – als een soort kwaliteitslabel. Wij gebruiken referentiematerialen van de metrologie-instituten, terwijl zij onze gassen en onze behandelde cilinders gebruiken. Het werkt dus echt twee kanten op.”