Сосуды для отбора проб
Существует 2 группы методов отбора проб воздуха:
1) Аспирационные способы отбора проб.
2) Отбор проб в газовые пипетки, сосуды.
1. Аспирационные способы отбора проб воздуха.
Аспирационные методы основаны на протягивании определенного объема воздуха через поглотительную среду (раствор или твердый сорбент) или через специальные фильтры. Вещества, находящиеся в воздухе в газообразном состоянии или в виде паров, поглощаются раствором, быстро реагирующим или растворяющим данный газ, или твердым веществом, обладающим способностью адсорбции. К жидким поглотительным средам относятся дистиллированная вода, органические растворители, специальные поглотительные растворы, которыми заполняют поглотительные приборы.
К твердым поглотительным средам относятся зерненые сорбенты: силикагель (мелкозернистый, крупнозернистый, гранулированный, кусковой), активированные угли и др. Для сорбции токсических веществ твердые сорбенты помещают в поглотительные приборы или специальные трубки.
Для поглощения аэрозолей из воздуха используют фильтры из тонких волокон (аналитические фильтры аэрозольные – АФА). Фильтры АФА обладают высокой задерживающей способностью и практически полностью задерживают аэрозоли. Данные фильтры обладают небольшим собственным весом, негигроскопичны, стойки к химическим агрессивным средам, растворимы в ацетоне, дихлорэтане. Пары и газообразные примеси фильтр АФА не задерживает. Применение того или иного способа поглощения, также как и условия отбора (объем воздуха, скорость движения и т.д.) определяются разработанными методами исследования для каждого вещества отдельно. Для протягивания воздуха через поглотительный раствор или фильтры обычно применяют водяные аспираторы, пылесосы, электораспираторы, водоструйные насосы и т.д.
Простейшим прибором для отбора проб воздуха является водяной аспиратор, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Объем вытекаемой воды соответствует количеству воздуха, протянутого через поглотительный прибор. Скорость протягивания воздуха, которую дает бутылочный аспиратор, составляет 1,5-2 л/мин. Для отбора проб воздуха широко применяют электроаспираторы.
Они снабжены несколькими реометрами для определения скорости просасывания воздуха. С помощью электроаспираторов можно отобрать одновременно несколько проб со скоростью от 0,1 до 1 л/мин и 10-20 л/мин;
Для отбора проб в качестве аспираторов могут использоваться пылесосы и водоструйные насосы. В этом случае для определения объема пропущенного воздуха через поглотительную, среду или фильтр необходимо использовать реометры, ротаметры.
При отсутствии источника электричества или его нельзя применять по условиям взрывоопасности, например, в шахтах, ряде химических предприятий, ипользуют эжекторный аспиратор “АЭРА”. Данный аспиратор имеет баллон со сжатым воздухом; как и электрический аспиратор, рассчитан на одновременный отбор 4-х проб воздуха со скоростью 0,1 -20 л /мин.
Время фиксируется автоматически секундомером при включении и выключении прибора.
Таким образом, система для отбора проб воздуха аспирационным методом должна состоять из: поглотительного прибора с поглотительной средой или патрона с фильтром, аспиратора и реометра (ротаметра) (в том случае, когда пользуются пылесосом или водоструйным насосом).
ОТБОР ПРОБ ВОЗДУХА В СОСУДЫ.
Отбор проб этим методом производят в случае высокой концентрации в воздухе определяемого вещества или в том случае, когда метод определения его настолько чувствителен, что для анализа нет необходимости отбирать большие количества воздуха.
Заполнение сосудов исследуемым воздухом может быть произведено несколькими способами:
а) Отбор проб воздуха в бутылки.
Сосуды (бутыль или газовую пипетку) наполняют жидкостью, не реагирующей с определяемым веществом и нерастворяющей его (вода, насыщенный раствор хлористого натрия или др. растворы). Эту жидкость выливают в месте отбора проб. После этого бутыль плотно закрывают пробкой; в газовых пипетках концы трубок зажимают зажимами.
б) Отбор проб обменным способом.
Бутыль или газовую пипетку присоединяют к аспиратору или мехам и протягивают через сосуд десятикратный объем воздуха. Чтобы определяемое вещество не оседало на стенках, воздух протягивают со скоростью не менее 2 л/мин. После отбора проб сосуд разъединяют с аспиратором, зажимают резиновые трубки или закрывают краны.
в) Оюор проб воздуха вакуумным способом.
Отбор проб воздуха этим способом производится в бутылки емкостью 1-2 л или в газовые пипетки. Удаление воздуха из сосуда проводится вакуумным насосом (насос Комовского), степень разряжения воздуха определяют открытым ртутным манометром или вакуумометром. Чтобы отобрать пробу воздуха вынимают стеклянную палочку и постепенно открывают зажим. В следствии разности давления исследуемый воздух поступает в сосуд. После отбора пробы трубку зажимают.
г) Отбор воздуха в резиновые камеры.
Для отбора проб воздуха обычно применяют камеры футбольных мячей. Отбор этим способом можно производить лишь в том случае, если определеямое вещество не реагирует с резиной. В камеру накачивается воздух насосом. Выдыхаемый воздух собирается в мешки Дугласа. При расчетах результатов анализа объем протянутого воздуха или взятого для анализа необходимо приводить к стандартным условиям, так как отбор проб воздуха проводится при различных температурах и давлении, а по законам Бойля-Мариотта и Гей-Люссака объем воздуха прямо пропорционален температуре и обратно пропорционален давлению.
При исследовании воздушной среды в проиводственных условиях объем аспирированного воздуха в пробе (Vt) приводится к стандартным условиям (температуре воздуха 20 С и барометрическому давлению 760 мм.рт.ст.) по формуле:
При исследовании атмосферного воздуха объем аспирированного воздуха в пробе (Vo) приводится к стандартным (нормальным) условиям (температуре 0оС и барометрическому давлению 760 мм.рт.ст.) по формуле:
где в обоих приведенных выше формулах:
Vt – объем протянутого воздуха в пробе, дм3 ;
В – атмосферное давление, мм.рт.ст.;
t – температура воздуха при отборе воздуха, оС;
V20 и Vо – объемы воздуха, приведенные к стандартным (нормальным) условиям, дм3.
Для упрощения расчетов пользуются коэффициентами К, приведенными в таблицах 22 и 23, тогда V20(Vo) = Vt х К.
Таблица 22. Коэффициенты пересчета для приведения объема воздуха к нормальным условиям (для атмосферного воздуха)
| Температура ОС | Давление, мм.рт.ст. | |||||||||
| 0,96 | 0,96 | 0,97 | 0,98 | 0,98 | 0,99 | 1,0 | 1,0 | 1,1 | 1,1 | 1,2 |
| 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,96 | 0,97 | 0,98 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 1,00 | 1,00 |
| 0,93 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,95 | 0,96 | 0,96 | 0,97 | 0,98 | 0,98 | 0,99 |
| 0,91 | 0,92 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,94 | 0,96 | 0,96 | 0,96 | 0,97 | 0,97 |
| 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,91 | 0,92 | 0,94 | 0,93 | 0,94 | 0,94 | 0,95 | 0,96 |
| 0,88 | 0,89 | 0,89 | 0,90 | 0,90 | 0,93 | 0,92 | 0,93 | 0,93 | 0,94 | 0,94 |
| 0,87 | 0,87 | 0,88 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,90 | 0,91 | 0,91 | 0,92 | 0,92 |
| 0,85 | 0,86 | 0,86 | 0,87 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,89 | 0,90 | 0,90 | 0,91 |
| 0,84 | 0,84 | 0,85 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,87 | 0,88 | 0,88 | 0,89 | 0,89 |
Таблица 23. Коэффициент К для приведения объема воздуха в производственных помещениях к стандартным условиям
| Температура, оС | Давление мм рт.ст. | ||||
| 1,009 | 1,023 | 1,036 | 1,050 | 1,064 | 1,078 |
| 1,002 | 1,015 | 1,029 | 1,043 | 1,056 | 1,070 |
| 0,994 | 1,008 | 1,022 | 1,035 | 1,049 | 1,063 |
| 0,987 | 1,001 | 1,015 | 1,028 | 1,042 | 1,055 |
| 0,981 | 0,994 | 1,007 | 1,021 | 1,034 | 1,048 |
| 0,974 | 0,987 | 1,001 | 1,014 | 1,027 | 1,040 |
| 0,967 | 0,980 | 0,994 | 1,007 | 1,020 | 1,033 |
| 0,961 | 0,974 | 0,987 | 1,000 | 1,013 | 1,026 |
| 0,954 | 0,967 | 0,980 | 0,993 | 1,006 | 1,019 |
| 0,948. | 0,961 | 0,974 | 0,987 | 1,000 | 1,012 |
| 0,941 | 0,954 | 0,967 | 0,980 | 0,993 | 1,006 |
| 0,935 | 0,948 | 0,961 | 0,973 | 0,986 | 0,999 |
| 0,929 | 0,942 | 0,954 | 0,967 | 0,980 | 0,992 |
| 0,923 | 0.935 | 0,948 | 0,961 | 0,973 | 0,986 |
| 0,917 | 0,929 | 0,942 | 0,954 | 0,967 | 0,979 |
| 0,911 | 0,923 | 0,936 | 0,948 | 0,961 | 0,973 |
| 0,905 | 0,917 | 0,942 | 0,955 | 0,967 | |
| 0,899 | 0,911 | 0,924 | 0,936 | 0,948 | 0,961 |
Источник
Одним из главных этапов исследования является отбор проб воздуха. От результатов и их точности зависят выводы работы. В противном случае они попросту теряют смысл. В целом необходимо, чтобы проба получалась соответствующей реальному составу воздуха, а также, чтобы накопления в пробе было достаточным для обнаружения количества искомого вещества.
В зависимости от разных факторов выбирают различные способы отбора проб. Рассматриваются несколько факторов:
- Агрегатное состояние вещества,
- Химические взаимодействия в воздухе,
- Число вредных веществ в воздухе,
- Метода исследования.
Аспирационные способы отбора проб воздуха
При таком методе работы воздух «протягивают» через спецсреду. Раствор или твердое вещество со способностью адсорбции делают так, что поглощаются вещества в нескольких состояниях. Среди жидких «поглотителей» есть, например, дистиллированная вода. Ею заполняют поглотительные приборы.
К твердым поглотительным средам относятся:
- Силикагель,
- Активированные угли
- Другие.
Для того, чтобы поглощать аэрозоли используют спецфильтры. При этом такой фильтр не задерживает пары и газообразные примеси, но полностью задерживает аэрозоли.
Для протягивания воздуха через “поглотители” используют:
- Водяной аспиратор,
- Пылесос,
- Электораспираторы,
- Водоструйные насосы.
Простейшим из них называют водяной аспиратор. Он работает по принципу сообщающихся сосудов. Скорость протягивания воздуха через бутылочный аспиратор не превышает 2 литра в минуту. Электроаспираторы могут работать одновременно с несколькими пробами и в зависимости от этого скорости могут достигать до 1 литра или до 20 литров в минуту.
Если для отбора проб через “поглотители” используют пылесос или насос, то нужно применять реометры и ротаметры.
Есть ограничения при работе во взрывоопасных объектах. На различных предприятиях нужны эжекторные аспираторы.
Отбор проб воздуха в сосуды
Такой метод используется в случае высокой концентрации в воздухе определяемого вещества или в том случае, если для отбора не нужно набирать большое количество воздуха. Для отбора используются несколько методов:
- Бутылки. Их наполняют жидкостью, которая не реагирует с определяемым веществом и не растворяет его. Например – вода или растворы. Эту жидкость выливают в месте отбора проб, бутыль плотно закрывают пробкой. В газовых пипетках концы трубок закрывают зажимами.
- Отбор обменным способом. Бутыль или пипетку присоединяют к аспиратору или мехам и протягивают через сосуд десятикратный объем воздуха. Но есть правило по которым скорость протягивания не превышала два литра в минуту. Таким образом вещество не будет оседать на стенках. После этого сосуд разъединяют с аспиратором и зажимают резиновые трубки.
- Вакуумный способ отбора воздуха. Здесь воздух набирают в бутылки 1-2 литра или в газовые пипетки. Воздух удаляют с помощью вакуумного насоса. Степень разрешения воздуха определяется открытым ртутным способом.
- Отбор воздуха в резиновые камеры. Здесь можно использовать камеры футбольных мячей. Но нужно учитывать, что определяемое вещество никак не должно реагировать с резиной. Туда воздух накачивают с помощью насоса. Выдыхаемый воздух собирают в мешки Дугласа.
Источник
| |||||||||||||||||||||||||||||
Источник
М.В. Горшков
Экологический мониторинг
Учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010. – 313 с.
Лекция 4. Фоновый мониторинг. Методы отбора и консервации проб
4.1. Отбор проб атмосферного воздуха
Одним из основных элементов анализа качества атмосферного воздуха является отбор проб. Если отбор проб выполнен неправильно, то результаты самого тщательного анализа теряют всякий смысл. Отбор проб атмосферного воздуха осуществляется через поглотительный прибор аспирационным способом путем пропускания воздуха с определенной скоростью или заполнения сосудов ограниченной емкости. Для исследования газообразных примесей пригодны оба метода, а для исследования примесей в виде аэрозолей (пыли) – только первый.
В результате пропускания воздуха через поглотительный прибор осуществляется концентрирование анализируемого вещества в поглотительной среде. Для достоверного определения концентрации вещества расход воздуха должен составлять десятки и сотни литров в минуту. Пробы подразделяются на разовые (период отбора 20-30 минут) и средние суточные (определяются путем осреднения не менее четырех разовых проб атмосферного воздуха, отобранных через равные промежутки времени в течение суток). Обычно для получения средних суточных значений концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе пробы воздуха отбирают в 7, 13, 19 и 01 часов по местному декретному времени. Средняя суточная концентрация может быть получена и при более частых отборах проб воздуха в течение суток, но обязательно через равные промежутки времени. Наилучшим способом получения средних суточных значений является непрерывный отбор проб воздуха в течение 24 ч.
Для отбора проб воздуха используются электроаспираторы, пылесосы и другие приборы и устройства, пропускающие воздух, а также устройства, регистрирующие объем пропускаемого воздуха (реометры, ротаметры и другие расходометры).
Учитывая, что метеорологические факторы определяют перенос и рассеяние вредных веществ в атмосферном воздухе, отбор проб воздуха должен сопровождаться наблюдениями за дымовыми факелами источников выбросов и основными метеорологическими параметрами, к числу которых относятся: скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, атмосферные явления, состояние погоды и подстилающей поверхности. Результаты наблюдений записываются в рабочий журнал наблюдателя, а обработанные результаты – в книжку записи наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими элементами (КЗА-1).
Методы дискретного отбора проб воздуха для последующего анализа в химической лаборатории несомненно важны и необходимы в общей системе наблюдений загрязнения атмосферного воздуха. Однако при получении информации о загрязнении атмосферного воздуха только в сроки 7, 13 и 19 часов нельзя быть уверенным в объективности информации о средней суточной концентрации. Не исключено, что в промежуточные сроки наблюдались значительно более высокие или более низкие концентрации. По данным таких дискретных наблюдений нельзя установить суточный ход концентрации примеси и его зависимость от метеорологических условий. Поэтому на пунктах наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха (ПНЗ) используются газоанализаторы позволяющие восполнить пробел в ручных методах дискретного отбора проб и представляющие информацию о суточном ходе концентрации по записи на диаграммной ленте. Наиболее широко используются на ПНЗ следующие газоанализаторы: для диоксида серы – кулонометрический газоанализатор (ГПК-1) и флуоресцентный газоанализатор (667ФФ), оксида углерода – оптико-акустический (ГМК-3), оксида, диоксида и суммы оксидов азота – хемилюминесцентный (645ХЛ), углеводородо-ионизационный (623ИН), озона – хемилюминесцентный (652ХЛ).
Данные о результатах наблюдений загрязнения атмосферного воздуха и метеорологических параметров, о результатах подфакельных и других наблюдений поступают со стационарных и маршрутных постов в одно из подразделений местных органов Госкомгидромета, чаще всего в отделы обеспечения информацией народно-хозяйственных организаций управлений по гидрометеорологии, где они проходят контроль и сводятся в специальные таблицы, так называемые таблицы наблюдений за загрязнением атмосферы (ТЗА), таблицы подразделяются на четыре вида: ТЗА-1. ТЗА-2, ТЗА-3 и ТЗА-4:
ТЗА-1 – результаты разовых наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха сети постоянно действующих стационарных и маршрутных постов в одном городе или промышленном центре, а также данные метеорологических и аэрологических наблюдений;
ТЗА-2 – результаты подфакельных наблюдений;
ТЗА-3 – данные средних суточных наблюдений за выпадением и концентрацией пыли и газообразных примесей;
ТЗА-4 – данные суточных наблюдений с помощью газоанализаторов или других приборов и устройств непрерывного действия.
Источник