5.4. Аппаратура для отбора проб воздуха

Основным способом отбора проб исследуемого воздуха является пропускание его через сорбционное устройство с помощью побудителя расхода с определенной скоростью регистрируемой расходным устройством (ротаметром, реометром, газовыми часами). Для удобства отбора проб в производственных условиях широк, применяют аспирационные устройства, включающие побудитель расхода и расходомерное устройство.

Классифицируют:

1. от расхода воздуха мало- и высокорасходные,

2. от источника энергии - сетевые аккумуляторные, универсальные, ручные,

3. от объекта - устройства для газовых и аэродисперсных систем,

4. по степени автоматизации - ручного управления, полу- и автоматические,

5. от количества одновременно отбираемых проб одно- и многоканальные,

6. от условий эксплуатации - стационарные, переносные и индивидуальные пробоотборники.

Побудители расхода и расходные устройства

Составной частью аспирационных устройств являются побудители расхода, в основном характеризующиеся производимостью и создаваемым разрежением.

• мембранные насосы (8 дм³/ мин.),

• ротационные воздуходувки (на малые расходы),

• диафрагменные насосы.

Побудители предназначены для подачи пробы газа, который должен быть очищен от механических примесей с размером частиц более 20 мкм, иметь температуру от 273 до 323 К (от 5 до 50 ^оС), относительную влажность до 80 % и не вызывать коррозию стали, сплавов, резины, лавсановой пленки, фторопластов и др. (в зависимости от типа побудителя расхода).

Расходомеры:

• Ротаметры. Наиболее целесообразно применять в переносных пробоотборниках (ротаметры с поплавком, перемещающиеся вдоль длинной колебательной трубки).

• Тахометрические расходомеры, в которых измеряется скорость вращения ротора, диска или другого объекта, установленного в потоке и получающего вращательное движение в зависимости от скорости потока. Достоинства: большой диапазон измерения и малая погрешность.

• Тепловые расходомеры. Работа основана на измерении эффекта теплового воздействия на поток воздуха или на соприкасающееся с ним тепло. В них расход газа измеряется либо по скорости охлаждения нагретого чувствительного элемента (термопары), либо по изменения температуры потока при постоянном подогреве газа.

• Вихревой расходомер. Газовый поток вращается вокруг центральной оси, образующиеся вихри воспринимаются чувствительными элементами.

Пробоотборные устройства, предназначенные для отбора проб газов, паров и аэрозолей в любые поглотители с гарантированной нормой точности, должны отвечать требованиям ГОСТ 12.005.88 и 12.1.016 - 79. На стадии подготовки проб, как правило, не требуется технических средств, так как обычно для этих целей применяется типовое лабораторное оборудование.

Важнейшая стадия технологического цикла экоаналитического контроля воздушной среды - количественное измерение (как уже отмечалось ранее, за исключением автоматических газоанализаторов) - также, как правило, проводится на универсальном лабораторном оборудовании с помощью различных измерительных приборов (в основном хроматографов, спектрофотометров, спектрометров, спектрографов). К сожалению, портативные переносные варианты указанных приборов, с которыми можно было бы также эффективно работать в «поле», как и лаборатории, встречаются пока довольно редко. При этом отдельные имеющиеся образцы таких приборов обычно уступают своим крупногабаритным лабораторным собратьям как по чувствительности, так и по другим важнейшим характеристикам.

Некоторые примеры наиболее подходящих портативных (переносных) средств и их основные характеристики:

1. Хроматограф газовый полевой типа ЭХО-М (г. Новосибирск) масса 6 - 7 кг, электропитание 12 В, время непрерывной работы 8 ч. Детектор электронного захвата. Возможна замена детекторов (фотоионизационный детектор, пламенно-ионизационный детектор). Предел обнаружения с детектором электронного захвата составляет 5 10^-13 кг (с возможным дополнением 1000 - кратного обогащения в выносном концентраторе). Цена - 12 000 - 14 000 $.

2. Хроматограф газовый переносной для анализа неорганических газов и продуктов сгорания топлива типа АХГ - 002. Предел обнаружения, г/см3: по Н₂ - 8,4·10^-10, по СО - 3,5·10^-8, по СН₄ - 6,6·10^-9, по О₂ - 8,7·10^-9, по СО₂ - 9,2·10^-7 с детектором по теплопроводности. Цена ~ 2100 $.

3. Хроматограф газовый малогабаритный типа ХПМ - 5 для анализа сложных смесей веществ. Масса - 20 кг (аналитический блок) и 8 кг (блок питания), габариты, мм - 412х282х341 (аналитический блок) и 120х311х290 (блок питания). Пределы обнаружения: S - 1,0·10^-10 (пламенно-фотометрический детектор), P - 1·10^-11 - (пламенно-фотометрический детектор) и 2,0·10^-12 (термоионный детектор), N-5·10^-12 (термоионный детектор), пестициды - 4,0·10^-13 (детектор электронного захвата), УВ - 2,0·10^-8 (детектор по теплопроводности) и 2·10^-11(пламенно-ионизационный детектор). Цена 3500 $.

4. Хроматографы жидкостные переносные типа «Цвет - 403». Масса - 16 кг, предел обнаружения, в мг/мл: 10^-8 - 10^-10 (электрохимический детектор) и 10^-4 (ультрафиолетовый детектор). Цена 3000 - 3400 $.

5. Фотометр КФК-05 переносной малогабаритный (АООТ «Загорский оптико - механический завод», г. Сергиев-Посад). Габариты 190х170х83 мм, вес 1,2 кг, электропитание 220 и 12 В. Погрешность 1 %, среднеквадратичное отклонение 0,15 %.

6. Микрофотоколориметр полевой. МКМФ-02П (микропроцессорный аналог). Цена 455 - 520 $.

7. Спектрофотометр переносной DR/2010 VIS, =400-900 нм, погрешность 2 %, среднеквадратичное отклонение 0,15 %. Цена 3500 $.