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化学产业中试剂规格的意义

本文来自Chem-Station日文版 化学産業における規格の意義  Zeolinite

翻译投稿 炸鸡 校对 HaoHu

通常我们做实验所用的溶剂瓶上面都会标明试剂的“等级”,比如特级试剂和一般试剂等。一般我们都会认为特级试剂价格昂贵,品质也相对比较好,但不知道特级试剂和其他试剂的品质到底哪里不一样。实际上溶剂瓶上所标明的“等级”就是基于试剂的品质规格而定的。今天,就让我们一起来看看这些试剂和产品的规格吧。

什么是规格

据管理国内外所有规格的日本规格协会委员会定义,规格是指标准化的,并写入明文的一种“规定”(标准)。规格有以下几种类别:

  • 基本规格:规定了用语、记号、单位等基本事项的规格(Kg, L, min)
  • 方法规格:规定测试、分析、检查及测定方法、工作方法等的规格(石油制品-成分试验方法-第2部:通过气相色谱仪分析全部组分,涂料中的挥发性有机化合物(VOC),苯酚树脂试验方法)
  • 产品规格:规定了产品的形状、尺寸、材质、成分、质量、性能、耐久性、安全性、功能等的规格(比如螺纹角度规格,试剂纯度规格,插座性能规格)

如上所说先制定出方法规格,然后定义专有的单位,上述三个规格共同定义了产品。

事实上,规格对我们并不遥远,我们每天都被各种规格包围着。家里的家具,家电,笔记本电脑都是有相应的规格,私家车和公交车的燃料以及润滑油也有它们各自的规格。实验室的试剂和气体,仪器也有规格。智能手机的WIFI和4G通信也有相关的规格。正因为身边有规格,所以可以不受限于制造厂商的影响,任意家电的插头可以插上任意的插座,任意制造商公司的手机之间都可以自由通信。

试剂的规格

就化学领域来讲,常用试剂的规格为一般规格。从试剂公司购买试剂时,复杂的有机化合物是没有纯度的划分,但普通的溶剂和无机试剂有相应的等级划分,依据等级不同,价格也不同。我们通常会认为等级不同就意味着品质不同,但具体来说等级不同是体现在制造方法不同和规格值的不同上。下面以富士和光纯试剂股份有限公司销售的15种类型的丙酮为例(制造商都一样,不包括含氘溶剂和混合物)。从表中我们可以看到试剂特级,医药试验用,和光一级是等级最高的三种丙酮,虽然概要上都写着各自的产品特点,但是依旧很难将它们三个与其他的产品区分开来。所以我们要把目光落在产品规格上,通过产品规格我们可以知道产品的检查项目和极限值。

和光一级是最便宜的一种,经气相色谱柱测定其纯度在99.0%以上,含水量在0.3%一下,密度和折射率在规定范围内。第二便宜的是特级试剂,是依照JIS规格K8304:2006的产品,测定项目是按照规格规定的试验法进行检测的。各个项目的测定方法也是依据JIS,比如测定纯度要用GC,下面所列的测定方法必须具有等效性能。而且试验用的试剂,即使是气体也必须是JIS规格品(像这样:玻璃棉:JIS K8251氮:JIS K1107)。

探测器类型:氢火焰离子化探测器

固定相液体名称:甲基硅酮

固定相液体的膜厚度:5.0µm
色谱柱毛细管材料,内径和长度:石英玻璃,0.53 mm,30 m

温度设定:柱槽:在40°C下保持5分钟,然后以每分钟升温5°C的速度升至90°C并保持2分钟。

检测箱:150℃
样品汽化室:150℃
载气的类型和流速:氦气,5 ml / min
样品量和加样品方法:0.2µl,直接进样

因为和光一级的测定方法是富士和光纯试剂公司自己制定的,所以和试剂特级没法单纯地与其他二者比较(因为二者的测定方法不同)。

最昂贵的就是医药实验用,这种类型的试剂不仅适用于日本的JIS规格K8034:2006(日本药典),还适用于美国药典(USP)和欧洲药典(EP)的试验规格,医药实验用类试剂在各种试验项目下所测得的指标都在基准范围之内。

但是医药实验用丙酮和其他类型的丙酮相比到底还有哪些不一样呢?其实你从这三种试剂的名称就可以推测出它们各自的用途,此外他们实质的差别还在于各自的试验项目上。

  • 1.电子工业用: 用气相色谱柱测得纯度在99.7%以上,金属含量在规定的ppb水平以下,颗粒数
  • 2.高效液相色谱用: 用气相色谱柱测得纯度在99.7%以上,330、340、350- 400nm的吸光度在规定值以下,荧光试验
  • 3.光谱分析用: 用气相色谱柱GC测得纯度在99.9%以上,330、340、350- 400nm的吸光度在规定值以下,荧光试验
  • 4.高纯度试剂用: 用气相色谱柱测得纯度在99.8%以上,铜、铅、铁、醛含量均在规定的ppb水平以下,荧光试验
  • 5.蛋白质组学用: 用气相色谱柱测得纯度在99.5%以上,DNA水解酶和RNA水解酶、蛋白酶试验均合格
  • 6 .处理 RoHSⅡ(Restriction of Hazardous Substances)用: 用GC测得纯度在99.5%以上,RoHS对象物质含量在规定的ppm值以下
  • 7.残留农药·PCB试验用(JIS K8040)用:  用GC测得纯度在99.5%以上,残留农药·PCB试验合格
  • 8.超级脱水: 用气相色谱柱测得纯度在99.5%以上,含水量在0.001%以下

可以看出,根据目的不同,测试项目也不同。1中的电子工业,因为颗粒和金属不纯物会导致产品性能严重降低,所以要用ICP来确保试剂的元素分析值和颗粒数在规定值以下。2和3的试剂用途里,因为有溶剂吸收的存在,所以要保证吸光度尽可能的低,4-7是为了保证使用过程中测定不会出问题。有机合成中大量使用的脱水溶剂确实保证了极低的水分量,但如果溶剂要充作高效液相色谱的流动相的话其GC纯度要求更高。所以从这个方面来讲,光要求溶剂无水是不够的,有时还要用GC值来保证其纯度。

对于这些产品,无论是检查项目有多少还是精制过程有多繁琐,都不能完全保证已经排除所有一切的杂质。因此,如果在使用这些产品的过程中由未知杂质引起的问题,试剂公司是不负责任

标准规格

上文中提到的JIS(Japanese Industrial Standards)为日本工业规格,是规定了日本国内与工业产品有关的规格和检测方法的国家级规格。JIS不仅适用于化学试剂行业,也适用于日本所有的工业产品。首字母表示适用的领域领域,用4位的数字来区分各自的规格。:后的数字是该类规格被修订的年份。举个例子,K8034:2006表示遵循的是2006年修订的规格。

A:土木工程及建筑 B:普通机械 C:电器、电子(插座:C8303)  D:汽车 E:铁路 F:船舶G:钢铁 H:有色金属 K:化学 L:纤维 M:矿山 P:纸浆和纸(手纸:P4501)  Q:管理系统 R:陶瓷业 S:日用品 T:医疗安全用具 W:航空 X:信息处理 Z:其他行业(符号为:Z8210)

JIS图标(最后一个为旧版图标)

上文中提到的试剂特级的丙酮的规格是K8034:2006,无论是哪家生产的丙酮,只要规格为K8034:2006,都是经过同样的试验项目的,也就是说不管生产厂家,只要规格一致,品质就一样。但是对其他规格各不一样的丙酮而言,即使名称相似,检查项目和检查方法也有可能不同,所以不能保证品质相同。但并不是只要遵循规格的规定就能冠以JIS的标志,还要符合制造工厂上的产业标准化法和JIS的各项规定,并且在该工厂制造的产品要满足相应JIS的条件,还需要接受国家注册的民间第三方机构(注册认证机构)的严格评判和审查。

JIS图标上数字意思(参考:富士和光纯药公司

规格这种东西还是全世界通用比较好,ISO(International Organization for Standardization)就是管理国际通用规格的组织,拥有众多会员国。例如,ISO 7810是信用卡、护照和SIM卡的标准,只要会员国内的这三件都是按照一个规格制作的,所以会员国内信用卡、护照和SIM卡的大小都相同。化学的ISO标准有很多术语定义和测量方法,例如,在ISO 15512中规定了对塑料的水分含量的计算方法。JIS中也包含ISO规格,比如ISO 15512登记为JIS K7251。除了ISO以外,根据国家和行业的不同,也有像JIS和ISO这样的国际间通用的规格,也有类似于日本药典,美国药典,欧洲药典的独立的规格组织,如果不是隶属于同一个规格组织的,即是同样的产品的同样的测定项目由于测试方法不同,也要分别而论。

规格的意义

我们要基于对规格的组成理解上来考虑规格对化学行业的意义。在选择产品的时候, 尽量选择有产品规格的生产商比较好。比方说我们要买丙酮了,有“A公司(没有规格标识)我们公司的丙酮纯度是99.5% (GC测定)。”,和“B公司:我们公司的丙酮纯度是99.3% (HPLC测定)。”以及“C公司:我们的丙酮纯度99.9% (NMR测定)。”光凭这样的条件可能无法比较。作为购买方的我们必须得拿到样品,自己进行纯度的比较然后做出选择,但这无形间就浪费了时间。如果我们只将有规格的生产商纳入考虑范围,我们的效率就会快很多。也有对普通消费者来说便于理解的规格,像节能轮胎的规格玻璃窗的节能建材等级标签等,都是易懂的商品规格。但是制定规格也是件很耗时的事情。规格是通过业界内的协商来制定的,但是作为个别的企业来说,想要使规格有利于自己公司产品,这样就能使产品能够大卖,因此也要花费不少时间来相互妥协。但是规格会在一定程度上不易凸显产品的特点。综上,规格是在产业中为确保某种程度的统一性而设置的重要系统。

窗户的绝热性能表示的制度和等级是根据有关窗户等的绝热性能的信息而提供的指导方针,但是热贯流率是依照JIS规格R3107进行测定的。

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